GÜÇLENDİRİLMİŞ DÖKÜM POLİAMİDİN OTOMOTİV JANTI ...

82
GÜÇLENDİRİLMİŞ DÖKÜM POLİAMİDİN OTOMOTİV JANTI OLARAK İNCELENMESİ Anıl ŞİMŞEK 2020 YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Prof. Dr. M. Bahattin Çelik Anıl ŞİMŞEK

Transcript of GÜÇLENDİRİLMİŞ DÖKÜM POLİAMİDİN OTOMOTİV JANTI ...

GUumlCcedilLENDİRİLMİŞ DOumlKUumlM POLİAMİDİN

OTOMOTİV JANTI OLARAK İNCELENMESİ

Anıl ŞİMŞEK

2020 YUumlKSEK LİSANS TEZİ

MAKİNE MUumlHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

Prof Dr M Bahattin Ccedilelik Anıl ŞİMŞEK

GUumlCcedilLENDİRİLMİŞ DOumlKUumlM POLİAMİDİN OTOMOTİV JANTI OLARAK

İNCELENMESİ

Anıl ŞİMŞEK

TC

Karabuumlk Uumlniversitesi

Lisansuumlstuuml Eğitim Enstituumlsuuml

Makine Muumlhendisliği Anabilim Dalında

Yuumlksek Lisans Tezi

Olarak Hazırlanmıştır

Tez Danışmanı

Prof Dr M Bahattin CcedilELİK

KARABUumlK

Ocak 2020

iii

ldquoBu tezdeki tuumlm bilgilerin akademik kurallara ve etik ilkelere uygun olarak elde

edildiğini ve sunulduğunu ayrıca bu kuralların ve ilkelerin gerektirdiği şekilde bu

ccedilalışmadan kaynaklanmayan buumltuumln atıfları yaptığımı beyan ederimrdquo

Anıl ŞİMŞEK

iv

OumlZET

Yuumlksek Lisans Tezi

GUumlCcedilLENDİRİLMİŞ DOumlKUumlM POLİAMİDİN OTOMOTİV JANTI OLARAK

İNCELENMESİ

Anıl ŞİMŞEK

Karabuumlk Uumlniversitesi

Lisansuumlstuuml Eğitim Enstituumlsuuml

Makine Muumlhendisliği Anabilim Dalı

Tez Danışmanı

Prof Dr M Bahattin CcedilELİK

Ocak 2020 65 sayfa

Guumlnuumlmuumlz otomobillerinde jant malzemesi olarak ccedilelik aluumlminyum ve tuumlrevi metal

malzemeler kullanılmaktadır Metal malzemeler kolay temin edilebilme avantajına

sahip olmasına rağmen oumlzguumll ağırlıkları sebebiyle araccedil ağırlığını artırmaktadır

Otomobillerde araccedil ağırlığı yakıt tuumlketimine doğrudan etki etmektedir

Bu ccedilalışmada otomobil jantlarında plastik malzeme tuumlrevi olan Poliamid kullanılarak

araccedil ağırlığının duumlşuumlruumllmesi hedeflenmiş ve yakıt tasarrufu amaccedillanmıştır 14 jant

kullanılan bir binek araccedil referans alınarak guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile plastik

jant tasarlanmıştır Tasarım aşamasının sağlaması statik analiz ile yapılmıştır

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile aktivatoumlr katalizoumlr

mekanik iyileştirici kullanılarak uumlretilmiştir Uumlretim sırasında test numuneleri

v

hazırlanmıştır ve ccedilekme darbe gibi mekanik testler raporlanarak uygunluğu

denetlenmiştir Tasarımı ve doumlkuumlm işlemi tamamlanan yarı mamuumll torna ve freze ile

son haline getirilmiştir Dinamik analiz bir tambur ve DC elektrik motordan oluşan

mekanik yorulma test cihazında yapılmıştır 50 kmh 60 kmh ve 70 kmh hızlarında

yorulma testine maruz bırakılan jant toplam 150 kmlik parkuru tamamlamıştır Test

sonuccedillarına goumlre guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin duumlşuumlk hızlarda otomobil jantı

olarak kullanılabileceği soumlylenebilir

Anahtar Soumlzcuumlkler Yakıt tasarrufu jant poliamid araccedil ağırlığı

Bilim Kodu 91438

vi

ABSTRACT

M Sc Thesis

INVESTIGATION OF USING REINFORCED CASTING POLIAMID AS

AUTOMOTIVE WHEEL

Anıl ŞİMŞEK

Karabuumlk University

Institute of Graduate Programs

Department of Mechanical Engineering

Thesis Advisor

Prof Dr MBahattin Ccedilelik

January 2020 65 pages

Steel aluminum etc materials have been used by modern cars Metal materials can be

easily provided from suppliers However these materials affect negatively vehicle

weight and fuel consumption

In this study it was aimed to reduce vehicle weight and fuel consumption by using

Poliamid in vehicle wheels which is variety of plastic 14-inch Wheel standarts was

referenced for designing and casting process In design process static analysis was

performed to verify for design of wheel

Reinforced casting polyamide was produced with a special casting machine using

activator catalyst and mechanical improver Test samples were prepared during

production and mechanical tests such as tensile and impact were reported and their

suitability was controlled

vii

The semi-finished product was finished with lathe and milling process Dynamic

analysis was performed with fatigue test machine which has a drum and DC electric

engine Test wheel was tested in 50 kmh 60 kmh and 70 kmh speeds with 150km

distance According to the test results it can be said that reinforced cast polyamide can

be used as automobile wheel at low speeds

Key Word Fuel saving rim wheel poliamid weight of car

Science Code 91438

viii

TEŞEKKUumlR

Bu tez ccedilalışmasının planlanmasında araştırılmasında yuumlruumltuumllmesinde ve oluşumunda

ilgi ve desteğini esirgemeyen engin bilgi ve tecruumlbelerinden yararlandığım

youmlnlendirme ve bilgilendirmeleriyle ccedilalışmamı bilimsel temeller ışığında şekillendiren

sayın hocam Prof Dr M Bahattin CcedilELİKrsquoe sonsuz teşekkuumlrlerimi sunarım

Bu ccedilalışma Karabuumlk Uumlniversitesi KBUumlBAP-17YL-164 numaralı BAP projesi

kapsamında gerccedilekleşmiştir Projeye vermiş olduğu destekten dolayı Karabuumlk

Uumlniversitesi Rektoumlrluumlğuuml BAP Koordinatoumlrluumlğuumlne teşekkuumlr ederim

Tuumlm suumlreccedilte maddi ve manevi desteğini esirgemeyen B Rıza SACcedilMACIrsquoya

teşekkuumlrlerimi sunarım

Sevgili anneme babama ve kardeşime tuumlm eğitim hayatım boyunca yanımda oldukları

iccedilin teşekkuumlr ederim

ix

İCcedilİNDEKİLER

Sayfa

KABUL ii

OumlZET iv

ABSTRACT vi

TEŞEKKUumlR viii

İCcedilİNDEKİLER ix

ŞEKİLLER DİZİNİ xii

CcedilİZELGELER DİZİNİ xiv

KISALTMALAR xv

BOumlLUumlM 1 1

GİRİŞ 1

BOumlLUumlM 2 3

LİTERATUumlR TARAMASI 3

BOumlLUumlM 3 7

PLASTİKLER 7

31 TERMOPLASTİKLER 7

311 Poliamid 8

312 Polietilen 13

313 Polistiren 15

314 Polivinil Kloruumlr 16

315 Polikarbonatlar 17

316 Polipropilen 17

317 Polietilen teraftalat 18

318 Polimetil metakrilat 19

32 TERMOSET PLASTİKLER 19

x

321 Alkidler 20

322 Amino (Melanin-Uumlre) 20

323 Epoksi Reccediline 20

324 Fenolikler 21

325 Polyester 21

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM 21

331 Plastik Atık Youmlnetimi 22

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI 23

341 Goumlvde 23

342 Cam 23

343 İccedil Tasarım 24

344 Motor Parccedilaları 24

BOumlLUumlM 4 25

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI 25

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ 25

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ 27

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı 27

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı 31

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı 31

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı 32

425 Motorda Hafifletme 33

BOumlLUumlM 5 35

OTOMOTİV JANTLARI 35

51 CcedilELİK JANT 36

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT 37

53 DİĞER JANTLAR 38

BOumlLUumlM 6 40

DENEYSEL CcedilALIŞMA 40

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

GUumlCcedilLENDİRİLMİŞ DOumlKUumlM POLİAMİDİN OTOMOTİV JANTI OLARAK

İNCELENMESİ

Anıl ŞİMŞEK

TC

Karabuumlk Uumlniversitesi

Lisansuumlstuuml Eğitim Enstituumlsuuml

Makine Muumlhendisliği Anabilim Dalında

Yuumlksek Lisans Tezi

Olarak Hazırlanmıştır

Tez Danışmanı

Prof Dr M Bahattin CcedilELİK

KARABUumlK

Ocak 2020

iii

ldquoBu tezdeki tuumlm bilgilerin akademik kurallara ve etik ilkelere uygun olarak elde

edildiğini ve sunulduğunu ayrıca bu kuralların ve ilkelerin gerektirdiği şekilde bu

ccedilalışmadan kaynaklanmayan buumltuumln atıfları yaptığımı beyan ederimrdquo

Anıl ŞİMŞEK

iv

OumlZET

Yuumlksek Lisans Tezi

GUumlCcedilLENDİRİLMİŞ DOumlKUumlM POLİAMİDİN OTOMOTİV JANTI OLARAK

İNCELENMESİ

Anıl ŞİMŞEK

Karabuumlk Uumlniversitesi

Lisansuumlstuuml Eğitim Enstituumlsuuml

Makine Muumlhendisliği Anabilim Dalı

Tez Danışmanı

Prof Dr M Bahattin CcedilELİK

Ocak 2020 65 sayfa

Guumlnuumlmuumlz otomobillerinde jant malzemesi olarak ccedilelik aluumlminyum ve tuumlrevi metal

malzemeler kullanılmaktadır Metal malzemeler kolay temin edilebilme avantajına

sahip olmasına rağmen oumlzguumll ağırlıkları sebebiyle araccedil ağırlığını artırmaktadır

Otomobillerde araccedil ağırlığı yakıt tuumlketimine doğrudan etki etmektedir

Bu ccedilalışmada otomobil jantlarında plastik malzeme tuumlrevi olan Poliamid kullanılarak

araccedil ağırlığının duumlşuumlruumllmesi hedeflenmiş ve yakıt tasarrufu amaccedillanmıştır 14 jant

kullanılan bir binek araccedil referans alınarak guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile plastik

jant tasarlanmıştır Tasarım aşamasının sağlaması statik analiz ile yapılmıştır

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile aktivatoumlr katalizoumlr

mekanik iyileştirici kullanılarak uumlretilmiştir Uumlretim sırasında test numuneleri

v

hazırlanmıştır ve ccedilekme darbe gibi mekanik testler raporlanarak uygunluğu

denetlenmiştir Tasarımı ve doumlkuumlm işlemi tamamlanan yarı mamuumll torna ve freze ile

son haline getirilmiştir Dinamik analiz bir tambur ve DC elektrik motordan oluşan

mekanik yorulma test cihazında yapılmıştır 50 kmh 60 kmh ve 70 kmh hızlarında

yorulma testine maruz bırakılan jant toplam 150 kmlik parkuru tamamlamıştır Test

sonuccedillarına goumlre guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin duumlşuumlk hızlarda otomobil jantı

olarak kullanılabileceği soumlylenebilir

Anahtar Soumlzcuumlkler Yakıt tasarrufu jant poliamid araccedil ağırlığı

Bilim Kodu 91438

vi

ABSTRACT

M Sc Thesis

INVESTIGATION OF USING REINFORCED CASTING POLIAMID AS

AUTOMOTIVE WHEEL

Anıl ŞİMŞEK

Karabuumlk University

Institute of Graduate Programs

Department of Mechanical Engineering

Thesis Advisor

Prof Dr MBahattin Ccedilelik

January 2020 65 pages

Steel aluminum etc materials have been used by modern cars Metal materials can be

easily provided from suppliers However these materials affect negatively vehicle

weight and fuel consumption

In this study it was aimed to reduce vehicle weight and fuel consumption by using

Poliamid in vehicle wheels which is variety of plastic 14-inch Wheel standarts was

referenced for designing and casting process In design process static analysis was

performed to verify for design of wheel

Reinforced casting polyamide was produced with a special casting machine using

activator catalyst and mechanical improver Test samples were prepared during

production and mechanical tests such as tensile and impact were reported and their

suitability was controlled

vii

The semi-finished product was finished with lathe and milling process Dynamic

analysis was performed with fatigue test machine which has a drum and DC electric

engine Test wheel was tested in 50 kmh 60 kmh and 70 kmh speeds with 150km

distance According to the test results it can be said that reinforced cast polyamide can

be used as automobile wheel at low speeds

Key Word Fuel saving rim wheel poliamid weight of car

Science Code 91438

viii

TEŞEKKUumlR

Bu tez ccedilalışmasının planlanmasında araştırılmasında yuumlruumltuumllmesinde ve oluşumunda

ilgi ve desteğini esirgemeyen engin bilgi ve tecruumlbelerinden yararlandığım

youmlnlendirme ve bilgilendirmeleriyle ccedilalışmamı bilimsel temeller ışığında şekillendiren

sayın hocam Prof Dr M Bahattin CcedilELİKrsquoe sonsuz teşekkuumlrlerimi sunarım

Bu ccedilalışma Karabuumlk Uumlniversitesi KBUumlBAP-17YL-164 numaralı BAP projesi

kapsamında gerccedilekleşmiştir Projeye vermiş olduğu destekten dolayı Karabuumlk

Uumlniversitesi Rektoumlrluumlğuuml BAP Koordinatoumlrluumlğuumlne teşekkuumlr ederim

Tuumlm suumlreccedilte maddi ve manevi desteğini esirgemeyen B Rıza SACcedilMACIrsquoya

teşekkuumlrlerimi sunarım

Sevgili anneme babama ve kardeşime tuumlm eğitim hayatım boyunca yanımda oldukları

iccedilin teşekkuumlr ederim

ix

İCcedilİNDEKİLER

Sayfa

KABUL ii

OumlZET iv

ABSTRACT vi

TEŞEKKUumlR viii

İCcedilİNDEKİLER ix

ŞEKİLLER DİZİNİ xii

CcedilİZELGELER DİZİNİ xiv

KISALTMALAR xv

BOumlLUumlM 1 1

GİRİŞ 1

BOumlLUumlM 2 3

LİTERATUumlR TARAMASI 3

BOumlLUumlM 3 7

PLASTİKLER 7

31 TERMOPLASTİKLER 7

311 Poliamid 8

312 Polietilen 13

313 Polistiren 15

314 Polivinil Kloruumlr 16

315 Polikarbonatlar 17

316 Polipropilen 17

317 Polietilen teraftalat 18

318 Polimetil metakrilat 19

32 TERMOSET PLASTİKLER 19

x

321 Alkidler 20

322 Amino (Melanin-Uumlre) 20

323 Epoksi Reccediline 20

324 Fenolikler 21

325 Polyester 21

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM 21

331 Plastik Atık Youmlnetimi 22

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI 23

341 Goumlvde 23

342 Cam 23

343 İccedil Tasarım 24

344 Motor Parccedilaları 24

BOumlLUumlM 4 25

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI 25

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ 25

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ 27

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı 27

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı 31

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı 31

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı 32

425 Motorda Hafifletme 33

BOumlLUumlM 5 35

OTOMOTİV JANTLARI 35

51 CcedilELİK JANT 36

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT 37

53 DİĞER JANTLAR 38

BOumlLUumlM 6 40

DENEYSEL CcedilALIŞMA 40

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

iii

ldquoBu tezdeki tuumlm bilgilerin akademik kurallara ve etik ilkelere uygun olarak elde

edildiğini ve sunulduğunu ayrıca bu kuralların ve ilkelerin gerektirdiği şekilde bu

ccedilalışmadan kaynaklanmayan buumltuumln atıfları yaptığımı beyan ederimrdquo

Anıl ŞİMŞEK

iv

OumlZET

Yuumlksek Lisans Tezi

GUumlCcedilLENDİRİLMİŞ DOumlKUumlM POLİAMİDİN OTOMOTİV JANTI OLARAK

İNCELENMESİ

Anıl ŞİMŞEK

Karabuumlk Uumlniversitesi

Lisansuumlstuuml Eğitim Enstituumlsuuml

Makine Muumlhendisliği Anabilim Dalı

Tez Danışmanı

Prof Dr M Bahattin CcedilELİK

Ocak 2020 65 sayfa

Guumlnuumlmuumlz otomobillerinde jant malzemesi olarak ccedilelik aluumlminyum ve tuumlrevi metal

malzemeler kullanılmaktadır Metal malzemeler kolay temin edilebilme avantajına

sahip olmasına rağmen oumlzguumll ağırlıkları sebebiyle araccedil ağırlığını artırmaktadır

Otomobillerde araccedil ağırlığı yakıt tuumlketimine doğrudan etki etmektedir

Bu ccedilalışmada otomobil jantlarında plastik malzeme tuumlrevi olan Poliamid kullanılarak

araccedil ağırlığının duumlşuumlruumllmesi hedeflenmiş ve yakıt tasarrufu amaccedillanmıştır 14 jant

kullanılan bir binek araccedil referans alınarak guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile plastik

jant tasarlanmıştır Tasarım aşamasının sağlaması statik analiz ile yapılmıştır

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile aktivatoumlr katalizoumlr

mekanik iyileştirici kullanılarak uumlretilmiştir Uumlretim sırasında test numuneleri

v

hazırlanmıştır ve ccedilekme darbe gibi mekanik testler raporlanarak uygunluğu

denetlenmiştir Tasarımı ve doumlkuumlm işlemi tamamlanan yarı mamuumll torna ve freze ile

son haline getirilmiştir Dinamik analiz bir tambur ve DC elektrik motordan oluşan

mekanik yorulma test cihazında yapılmıştır 50 kmh 60 kmh ve 70 kmh hızlarında

yorulma testine maruz bırakılan jant toplam 150 kmlik parkuru tamamlamıştır Test

sonuccedillarına goumlre guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin duumlşuumlk hızlarda otomobil jantı

olarak kullanılabileceği soumlylenebilir

Anahtar Soumlzcuumlkler Yakıt tasarrufu jant poliamid araccedil ağırlığı

Bilim Kodu 91438

vi

ABSTRACT

M Sc Thesis

INVESTIGATION OF USING REINFORCED CASTING POLIAMID AS

AUTOMOTIVE WHEEL

Anıl ŞİMŞEK

Karabuumlk University

Institute of Graduate Programs

Department of Mechanical Engineering

Thesis Advisor

Prof Dr MBahattin Ccedilelik

January 2020 65 pages

Steel aluminum etc materials have been used by modern cars Metal materials can be

easily provided from suppliers However these materials affect negatively vehicle

weight and fuel consumption

In this study it was aimed to reduce vehicle weight and fuel consumption by using

Poliamid in vehicle wheels which is variety of plastic 14-inch Wheel standarts was

referenced for designing and casting process In design process static analysis was

performed to verify for design of wheel

Reinforced casting polyamide was produced with a special casting machine using

activator catalyst and mechanical improver Test samples were prepared during

production and mechanical tests such as tensile and impact were reported and their

suitability was controlled

vii

The semi-finished product was finished with lathe and milling process Dynamic

analysis was performed with fatigue test machine which has a drum and DC electric

engine Test wheel was tested in 50 kmh 60 kmh and 70 kmh speeds with 150km

distance According to the test results it can be said that reinforced cast polyamide can

be used as automobile wheel at low speeds

Key Word Fuel saving rim wheel poliamid weight of car

Science Code 91438

viii

TEŞEKKUumlR

Bu tez ccedilalışmasının planlanmasında araştırılmasında yuumlruumltuumllmesinde ve oluşumunda

ilgi ve desteğini esirgemeyen engin bilgi ve tecruumlbelerinden yararlandığım

youmlnlendirme ve bilgilendirmeleriyle ccedilalışmamı bilimsel temeller ışığında şekillendiren

sayın hocam Prof Dr M Bahattin CcedilELİKrsquoe sonsuz teşekkuumlrlerimi sunarım

Bu ccedilalışma Karabuumlk Uumlniversitesi KBUumlBAP-17YL-164 numaralı BAP projesi

kapsamında gerccedilekleşmiştir Projeye vermiş olduğu destekten dolayı Karabuumlk

Uumlniversitesi Rektoumlrluumlğuuml BAP Koordinatoumlrluumlğuumlne teşekkuumlr ederim

Tuumlm suumlreccedilte maddi ve manevi desteğini esirgemeyen B Rıza SACcedilMACIrsquoya

teşekkuumlrlerimi sunarım

Sevgili anneme babama ve kardeşime tuumlm eğitim hayatım boyunca yanımda oldukları

iccedilin teşekkuumlr ederim

ix

İCcedilİNDEKİLER

Sayfa

KABUL ii

OumlZET iv

ABSTRACT vi

TEŞEKKUumlR viii

İCcedilİNDEKİLER ix

ŞEKİLLER DİZİNİ xii

CcedilİZELGELER DİZİNİ xiv

KISALTMALAR xv

BOumlLUumlM 1 1

GİRİŞ 1

BOumlLUumlM 2 3

LİTERATUumlR TARAMASI 3

BOumlLUumlM 3 7

PLASTİKLER 7

31 TERMOPLASTİKLER 7

311 Poliamid 8

312 Polietilen 13

313 Polistiren 15

314 Polivinil Kloruumlr 16

315 Polikarbonatlar 17

316 Polipropilen 17

317 Polietilen teraftalat 18

318 Polimetil metakrilat 19

32 TERMOSET PLASTİKLER 19

x

321 Alkidler 20

322 Amino (Melanin-Uumlre) 20

323 Epoksi Reccediline 20

324 Fenolikler 21

325 Polyester 21

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM 21

331 Plastik Atık Youmlnetimi 22

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI 23

341 Goumlvde 23

342 Cam 23

343 İccedil Tasarım 24

344 Motor Parccedilaları 24

BOumlLUumlM 4 25

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI 25

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ 25

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ 27

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı 27

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı 31

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı 31

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı 32

425 Motorda Hafifletme 33

BOumlLUumlM 5 35

OTOMOTİV JANTLARI 35

51 CcedilELİK JANT 36

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT 37

53 DİĞER JANTLAR 38

BOumlLUumlM 6 40

DENEYSEL CcedilALIŞMA 40

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

iv

OumlZET

Yuumlksek Lisans Tezi

GUumlCcedilLENDİRİLMİŞ DOumlKUumlM POLİAMİDİN OTOMOTİV JANTI OLARAK

İNCELENMESİ

Anıl ŞİMŞEK

Karabuumlk Uumlniversitesi

Lisansuumlstuuml Eğitim Enstituumlsuuml

Makine Muumlhendisliği Anabilim Dalı

Tez Danışmanı

Prof Dr M Bahattin CcedilELİK

Ocak 2020 65 sayfa

Guumlnuumlmuumlz otomobillerinde jant malzemesi olarak ccedilelik aluumlminyum ve tuumlrevi metal

malzemeler kullanılmaktadır Metal malzemeler kolay temin edilebilme avantajına

sahip olmasına rağmen oumlzguumll ağırlıkları sebebiyle araccedil ağırlığını artırmaktadır

Otomobillerde araccedil ağırlığı yakıt tuumlketimine doğrudan etki etmektedir

Bu ccedilalışmada otomobil jantlarında plastik malzeme tuumlrevi olan Poliamid kullanılarak

araccedil ağırlığının duumlşuumlruumllmesi hedeflenmiş ve yakıt tasarrufu amaccedillanmıştır 14 jant

kullanılan bir binek araccedil referans alınarak guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile plastik

jant tasarlanmıştır Tasarım aşamasının sağlaması statik analiz ile yapılmıştır

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile aktivatoumlr katalizoumlr

mekanik iyileştirici kullanılarak uumlretilmiştir Uumlretim sırasında test numuneleri

v

hazırlanmıştır ve ccedilekme darbe gibi mekanik testler raporlanarak uygunluğu

denetlenmiştir Tasarımı ve doumlkuumlm işlemi tamamlanan yarı mamuumll torna ve freze ile

son haline getirilmiştir Dinamik analiz bir tambur ve DC elektrik motordan oluşan

mekanik yorulma test cihazında yapılmıştır 50 kmh 60 kmh ve 70 kmh hızlarında

yorulma testine maruz bırakılan jant toplam 150 kmlik parkuru tamamlamıştır Test

sonuccedillarına goumlre guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin duumlşuumlk hızlarda otomobil jantı

olarak kullanılabileceği soumlylenebilir

Anahtar Soumlzcuumlkler Yakıt tasarrufu jant poliamid araccedil ağırlığı

Bilim Kodu 91438

vi

ABSTRACT

M Sc Thesis

INVESTIGATION OF USING REINFORCED CASTING POLIAMID AS

AUTOMOTIVE WHEEL

Anıl ŞİMŞEK

Karabuumlk University

Institute of Graduate Programs

Department of Mechanical Engineering

Thesis Advisor

Prof Dr MBahattin Ccedilelik

January 2020 65 pages

Steel aluminum etc materials have been used by modern cars Metal materials can be

easily provided from suppliers However these materials affect negatively vehicle

weight and fuel consumption

In this study it was aimed to reduce vehicle weight and fuel consumption by using

Poliamid in vehicle wheels which is variety of plastic 14-inch Wheel standarts was

referenced for designing and casting process In design process static analysis was

performed to verify for design of wheel

Reinforced casting polyamide was produced with a special casting machine using

activator catalyst and mechanical improver Test samples were prepared during

production and mechanical tests such as tensile and impact were reported and their

suitability was controlled

vii

The semi-finished product was finished with lathe and milling process Dynamic

analysis was performed with fatigue test machine which has a drum and DC electric

engine Test wheel was tested in 50 kmh 60 kmh and 70 kmh speeds with 150km

distance According to the test results it can be said that reinforced cast polyamide can

be used as automobile wheel at low speeds

Key Word Fuel saving rim wheel poliamid weight of car

Science Code 91438

viii

TEŞEKKUumlR

Bu tez ccedilalışmasının planlanmasında araştırılmasında yuumlruumltuumllmesinde ve oluşumunda

ilgi ve desteğini esirgemeyen engin bilgi ve tecruumlbelerinden yararlandığım

youmlnlendirme ve bilgilendirmeleriyle ccedilalışmamı bilimsel temeller ışığında şekillendiren

sayın hocam Prof Dr M Bahattin CcedilELİKrsquoe sonsuz teşekkuumlrlerimi sunarım

Bu ccedilalışma Karabuumlk Uumlniversitesi KBUumlBAP-17YL-164 numaralı BAP projesi

kapsamında gerccedilekleşmiştir Projeye vermiş olduğu destekten dolayı Karabuumlk

Uumlniversitesi Rektoumlrluumlğuuml BAP Koordinatoumlrluumlğuumlne teşekkuumlr ederim

Tuumlm suumlreccedilte maddi ve manevi desteğini esirgemeyen B Rıza SACcedilMACIrsquoya

teşekkuumlrlerimi sunarım

Sevgili anneme babama ve kardeşime tuumlm eğitim hayatım boyunca yanımda oldukları

iccedilin teşekkuumlr ederim

ix

İCcedilİNDEKİLER

Sayfa

KABUL ii

OumlZET iv

ABSTRACT vi

TEŞEKKUumlR viii

İCcedilİNDEKİLER ix

ŞEKİLLER DİZİNİ xii

CcedilİZELGELER DİZİNİ xiv

KISALTMALAR xv

BOumlLUumlM 1 1

GİRİŞ 1

BOumlLUumlM 2 3

LİTERATUumlR TARAMASI 3

BOumlLUumlM 3 7

PLASTİKLER 7

31 TERMOPLASTİKLER 7

311 Poliamid 8

312 Polietilen 13

313 Polistiren 15

314 Polivinil Kloruumlr 16

315 Polikarbonatlar 17

316 Polipropilen 17

317 Polietilen teraftalat 18

318 Polimetil metakrilat 19

32 TERMOSET PLASTİKLER 19

x

321 Alkidler 20

322 Amino (Melanin-Uumlre) 20

323 Epoksi Reccediline 20

324 Fenolikler 21

325 Polyester 21

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM 21

331 Plastik Atık Youmlnetimi 22

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI 23

341 Goumlvde 23

342 Cam 23

343 İccedil Tasarım 24

344 Motor Parccedilaları 24

BOumlLUumlM 4 25

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI 25

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ 25

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ 27

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı 27

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı 31

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı 31

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı 32

425 Motorda Hafifletme 33

BOumlLUumlM 5 35

OTOMOTİV JANTLARI 35

51 CcedilELİK JANT 36

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT 37

53 DİĞER JANTLAR 38

BOumlLUumlM 6 40

DENEYSEL CcedilALIŞMA 40

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

v

hazırlanmıştır ve ccedilekme darbe gibi mekanik testler raporlanarak uygunluğu

denetlenmiştir Tasarımı ve doumlkuumlm işlemi tamamlanan yarı mamuumll torna ve freze ile

son haline getirilmiştir Dinamik analiz bir tambur ve DC elektrik motordan oluşan

mekanik yorulma test cihazında yapılmıştır 50 kmh 60 kmh ve 70 kmh hızlarında

yorulma testine maruz bırakılan jant toplam 150 kmlik parkuru tamamlamıştır Test

sonuccedillarına goumlre guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin duumlşuumlk hızlarda otomobil jantı

olarak kullanılabileceği soumlylenebilir

Anahtar Soumlzcuumlkler Yakıt tasarrufu jant poliamid araccedil ağırlığı

Bilim Kodu 91438

vi

ABSTRACT

M Sc Thesis

INVESTIGATION OF USING REINFORCED CASTING POLIAMID AS

AUTOMOTIVE WHEEL

Anıl ŞİMŞEK

Karabuumlk University

Institute of Graduate Programs

Department of Mechanical Engineering

Thesis Advisor

Prof Dr MBahattin Ccedilelik

January 2020 65 pages

Steel aluminum etc materials have been used by modern cars Metal materials can be

easily provided from suppliers However these materials affect negatively vehicle

weight and fuel consumption

In this study it was aimed to reduce vehicle weight and fuel consumption by using

Poliamid in vehicle wheels which is variety of plastic 14-inch Wheel standarts was

referenced for designing and casting process In design process static analysis was

performed to verify for design of wheel

Reinforced casting polyamide was produced with a special casting machine using

activator catalyst and mechanical improver Test samples were prepared during

production and mechanical tests such as tensile and impact were reported and their

suitability was controlled

vii

The semi-finished product was finished with lathe and milling process Dynamic

analysis was performed with fatigue test machine which has a drum and DC electric

engine Test wheel was tested in 50 kmh 60 kmh and 70 kmh speeds with 150km

distance According to the test results it can be said that reinforced cast polyamide can

be used as automobile wheel at low speeds

Key Word Fuel saving rim wheel poliamid weight of car

Science Code 91438

viii

TEŞEKKUumlR

Bu tez ccedilalışmasının planlanmasında araştırılmasında yuumlruumltuumllmesinde ve oluşumunda

ilgi ve desteğini esirgemeyen engin bilgi ve tecruumlbelerinden yararlandığım

youmlnlendirme ve bilgilendirmeleriyle ccedilalışmamı bilimsel temeller ışığında şekillendiren

sayın hocam Prof Dr M Bahattin CcedilELİKrsquoe sonsuz teşekkuumlrlerimi sunarım

Bu ccedilalışma Karabuumlk Uumlniversitesi KBUumlBAP-17YL-164 numaralı BAP projesi

kapsamında gerccedilekleşmiştir Projeye vermiş olduğu destekten dolayı Karabuumlk

Uumlniversitesi Rektoumlrluumlğuuml BAP Koordinatoumlrluumlğuumlne teşekkuumlr ederim

Tuumlm suumlreccedilte maddi ve manevi desteğini esirgemeyen B Rıza SACcedilMACIrsquoya

teşekkuumlrlerimi sunarım

Sevgili anneme babama ve kardeşime tuumlm eğitim hayatım boyunca yanımda oldukları

iccedilin teşekkuumlr ederim

ix

İCcedilİNDEKİLER

Sayfa

KABUL ii

OumlZET iv

ABSTRACT vi

TEŞEKKUumlR viii

İCcedilİNDEKİLER ix

ŞEKİLLER DİZİNİ xii

CcedilİZELGELER DİZİNİ xiv

KISALTMALAR xv

BOumlLUumlM 1 1

GİRİŞ 1

BOumlLUumlM 2 3

LİTERATUumlR TARAMASI 3

BOumlLUumlM 3 7

PLASTİKLER 7

31 TERMOPLASTİKLER 7

311 Poliamid 8

312 Polietilen 13

313 Polistiren 15

314 Polivinil Kloruumlr 16

315 Polikarbonatlar 17

316 Polipropilen 17

317 Polietilen teraftalat 18

318 Polimetil metakrilat 19

32 TERMOSET PLASTİKLER 19

x

321 Alkidler 20

322 Amino (Melanin-Uumlre) 20

323 Epoksi Reccediline 20

324 Fenolikler 21

325 Polyester 21

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM 21

331 Plastik Atık Youmlnetimi 22

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI 23

341 Goumlvde 23

342 Cam 23

343 İccedil Tasarım 24

344 Motor Parccedilaları 24

BOumlLUumlM 4 25

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI 25

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ 25

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ 27

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı 27

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı 31

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı 31

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı 32

425 Motorda Hafifletme 33

BOumlLUumlM 5 35

OTOMOTİV JANTLARI 35

51 CcedilELİK JANT 36

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT 37

53 DİĞER JANTLAR 38

BOumlLUumlM 6 40

DENEYSEL CcedilALIŞMA 40

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

vi

ABSTRACT

M Sc Thesis

INVESTIGATION OF USING REINFORCED CASTING POLIAMID AS

AUTOMOTIVE WHEEL

Anıl ŞİMŞEK

Karabuumlk University

Institute of Graduate Programs

Department of Mechanical Engineering

Thesis Advisor

Prof Dr MBahattin Ccedilelik

January 2020 65 pages

Steel aluminum etc materials have been used by modern cars Metal materials can be

easily provided from suppliers However these materials affect negatively vehicle

weight and fuel consumption

In this study it was aimed to reduce vehicle weight and fuel consumption by using

Poliamid in vehicle wheels which is variety of plastic 14-inch Wheel standarts was

referenced for designing and casting process In design process static analysis was

performed to verify for design of wheel

Reinforced casting polyamide was produced with a special casting machine using

activator catalyst and mechanical improver Test samples were prepared during

production and mechanical tests such as tensile and impact were reported and their

suitability was controlled

vii

The semi-finished product was finished with lathe and milling process Dynamic

analysis was performed with fatigue test machine which has a drum and DC electric

engine Test wheel was tested in 50 kmh 60 kmh and 70 kmh speeds with 150km

distance According to the test results it can be said that reinforced cast polyamide can

be used as automobile wheel at low speeds

Key Word Fuel saving rim wheel poliamid weight of car

Science Code 91438

viii

TEŞEKKUumlR

Bu tez ccedilalışmasının planlanmasında araştırılmasında yuumlruumltuumllmesinde ve oluşumunda

ilgi ve desteğini esirgemeyen engin bilgi ve tecruumlbelerinden yararlandığım

youmlnlendirme ve bilgilendirmeleriyle ccedilalışmamı bilimsel temeller ışığında şekillendiren

sayın hocam Prof Dr M Bahattin CcedilELİKrsquoe sonsuz teşekkuumlrlerimi sunarım

Bu ccedilalışma Karabuumlk Uumlniversitesi KBUumlBAP-17YL-164 numaralı BAP projesi

kapsamında gerccedilekleşmiştir Projeye vermiş olduğu destekten dolayı Karabuumlk

Uumlniversitesi Rektoumlrluumlğuuml BAP Koordinatoumlrluumlğuumlne teşekkuumlr ederim

Tuumlm suumlreccedilte maddi ve manevi desteğini esirgemeyen B Rıza SACcedilMACIrsquoya

teşekkuumlrlerimi sunarım

Sevgili anneme babama ve kardeşime tuumlm eğitim hayatım boyunca yanımda oldukları

iccedilin teşekkuumlr ederim

ix

İCcedilİNDEKİLER

Sayfa

KABUL ii

OumlZET iv

ABSTRACT vi

TEŞEKKUumlR viii

İCcedilİNDEKİLER ix

ŞEKİLLER DİZİNİ xii

CcedilİZELGELER DİZİNİ xiv

KISALTMALAR xv

BOumlLUumlM 1 1

GİRİŞ 1

BOumlLUumlM 2 3

LİTERATUumlR TARAMASI 3

BOumlLUumlM 3 7

PLASTİKLER 7

31 TERMOPLASTİKLER 7

311 Poliamid 8

312 Polietilen 13

313 Polistiren 15

314 Polivinil Kloruumlr 16

315 Polikarbonatlar 17

316 Polipropilen 17

317 Polietilen teraftalat 18

318 Polimetil metakrilat 19

32 TERMOSET PLASTİKLER 19

x

321 Alkidler 20

322 Amino (Melanin-Uumlre) 20

323 Epoksi Reccediline 20

324 Fenolikler 21

325 Polyester 21

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM 21

331 Plastik Atık Youmlnetimi 22

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI 23

341 Goumlvde 23

342 Cam 23

343 İccedil Tasarım 24

344 Motor Parccedilaları 24

BOumlLUumlM 4 25

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI 25

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ 25

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ 27

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı 27

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı 31

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı 31

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı 32

425 Motorda Hafifletme 33

BOumlLUumlM 5 35

OTOMOTİV JANTLARI 35

51 CcedilELİK JANT 36

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT 37

53 DİĞER JANTLAR 38

BOumlLUumlM 6 40

DENEYSEL CcedilALIŞMA 40

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

vii

The semi-finished product was finished with lathe and milling process Dynamic

analysis was performed with fatigue test machine which has a drum and DC electric

engine Test wheel was tested in 50 kmh 60 kmh and 70 kmh speeds with 150km

distance According to the test results it can be said that reinforced cast polyamide can

be used as automobile wheel at low speeds

Key Word Fuel saving rim wheel poliamid weight of car

Science Code 91438

viii

TEŞEKKUumlR

Bu tez ccedilalışmasının planlanmasında araştırılmasında yuumlruumltuumllmesinde ve oluşumunda

ilgi ve desteğini esirgemeyen engin bilgi ve tecruumlbelerinden yararlandığım

youmlnlendirme ve bilgilendirmeleriyle ccedilalışmamı bilimsel temeller ışığında şekillendiren

sayın hocam Prof Dr M Bahattin CcedilELİKrsquoe sonsuz teşekkuumlrlerimi sunarım

Bu ccedilalışma Karabuumlk Uumlniversitesi KBUumlBAP-17YL-164 numaralı BAP projesi

kapsamında gerccedilekleşmiştir Projeye vermiş olduğu destekten dolayı Karabuumlk

Uumlniversitesi Rektoumlrluumlğuuml BAP Koordinatoumlrluumlğuumlne teşekkuumlr ederim

Tuumlm suumlreccedilte maddi ve manevi desteğini esirgemeyen B Rıza SACcedilMACIrsquoya

teşekkuumlrlerimi sunarım

Sevgili anneme babama ve kardeşime tuumlm eğitim hayatım boyunca yanımda oldukları

iccedilin teşekkuumlr ederim

ix

İCcedilİNDEKİLER

Sayfa

KABUL ii

OumlZET iv

ABSTRACT vi

TEŞEKKUumlR viii

İCcedilİNDEKİLER ix

ŞEKİLLER DİZİNİ xii

CcedilİZELGELER DİZİNİ xiv

KISALTMALAR xv

BOumlLUumlM 1 1

GİRİŞ 1

BOumlLUumlM 2 3

LİTERATUumlR TARAMASI 3

BOumlLUumlM 3 7

PLASTİKLER 7

31 TERMOPLASTİKLER 7

311 Poliamid 8

312 Polietilen 13

313 Polistiren 15

314 Polivinil Kloruumlr 16

315 Polikarbonatlar 17

316 Polipropilen 17

317 Polietilen teraftalat 18

318 Polimetil metakrilat 19

32 TERMOSET PLASTİKLER 19

x

321 Alkidler 20

322 Amino (Melanin-Uumlre) 20

323 Epoksi Reccediline 20

324 Fenolikler 21

325 Polyester 21

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM 21

331 Plastik Atık Youmlnetimi 22

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI 23

341 Goumlvde 23

342 Cam 23

343 İccedil Tasarım 24

344 Motor Parccedilaları 24

BOumlLUumlM 4 25

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI 25

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ 25

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ 27

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı 27

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı 31

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı 31

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı 32

425 Motorda Hafifletme 33

BOumlLUumlM 5 35

OTOMOTİV JANTLARI 35

51 CcedilELİK JANT 36

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT 37

53 DİĞER JANTLAR 38

BOumlLUumlM 6 40

DENEYSEL CcedilALIŞMA 40

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

viii

TEŞEKKUumlR

Bu tez ccedilalışmasının planlanmasında araştırılmasında yuumlruumltuumllmesinde ve oluşumunda

ilgi ve desteğini esirgemeyen engin bilgi ve tecruumlbelerinden yararlandığım

youmlnlendirme ve bilgilendirmeleriyle ccedilalışmamı bilimsel temeller ışığında şekillendiren

sayın hocam Prof Dr M Bahattin CcedilELİKrsquoe sonsuz teşekkuumlrlerimi sunarım

Bu ccedilalışma Karabuumlk Uumlniversitesi KBUumlBAP-17YL-164 numaralı BAP projesi

kapsamında gerccedilekleşmiştir Projeye vermiş olduğu destekten dolayı Karabuumlk

Uumlniversitesi Rektoumlrluumlğuuml BAP Koordinatoumlrluumlğuumlne teşekkuumlr ederim

Tuumlm suumlreccedilte maddi ve manevi desteğini esirgemeyen B Rıza SACcedilMACIrsquoya

teşekkuumlrlerimi sunarım

Sevgili anneme babama ve kardeşime tuumlm eğitim hayatım boyunca yanımda oldukları

iccedilin teşekkuumlr ederim

ix

İCcedilİNDEKİLER

Sayfa

KABUL ii

OumlZET iv

ABSTRACT vi

TEŞEKKUumlR viii

İCcedilİNDEKİLER ix

ŞEKİLLER DİZİNİ xii

CcedilİZELGELER DİZİNİ xiv

KISALTMALAR xv

BOumlLUumlM 1 1

GİRİŞ 1

BOumlLUumlM 2 3

LİTERATUumlR TARAMASI 3

BOumlLUumlM 3 7

PLASTİKLER 7

31 TERMOPLASTİKLER 7

311 Poliamid 8

312 Polietilen 13

313 Polistiren 15

314 Polivinil Kloruumlr 16

315 Polikarbonatlar 17

316 Polipropilen 17

317 Polietilen teraftalat 18

318 Polimetil metakrilat 19

32 TERMOSET PLASTİKLER 19

x

321 Alkidler 20

322 Amino (Melanin-Uumlre) 20

323 Epoksi Reccediline 20

324 Fenolikler 21

325 Polyester 21

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM 21

331 Plastik Atık Youmlnetimi 22

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI 23

341 Goumlvde 23

342 Cam 23

343 İccedil Tasarım 24

344 Motor Parccedilaları 24

BOumlLUumlM 4 25

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI 25

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ 25

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ 27

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı 27

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı 31

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı 31

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı 32

425 Motorda Hafifletme 33

BOumlLUumlM 5 35

OTOMOTİV JANTLARI 35

51 CcedilELİK JANT 36

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT 37

53 DİĞER JANTLAR 38

BOumlLUumlM 6 40

DENEYSEL CcedilALIŞMA 40

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

ix

İCcedilİNDEKİLER

Sayfa

KABUL ii

OumlZET iv

ABSTRACT vi

TEŞEKKUumlR viii

İCcedilİNDEKİLER ix

ŞEKİLLER DİZİNİ xii

CcedilİZELGELER DİZİNİ xiv

KISALTMALAR xv

BOumlLUumlM 1 1

GİRİŞ 1

BOumlLUumlM 2 3

LİTERATUumlR TARAMASI 3

BOumlLUumlM 3 7

PLASTİKLER 7

31 TERMOPLASTİKLER 7

311 Poliamid 8

312 Polietilen 13

313 Polistiren 15

314 Polivinil Kloruumlr 16

315 Polikarbonatlar 17

316 Polipropilen 17

317 Polietilen teraftalat 18

318 Polimetil metakrilat 19

32 TERMOSET PLASTİKLER 19

x

321 Alkidler 20

322 Amino (Melanin-Uumlre) 20

323 Epoksi Reccediline 20

324 Fenolikler 21

325 Polyester 21

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM 21

331 Plastik Atık Youmlnetimi 22

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI 23

341 Goumlvde 23

342 Cam 23

343 İccedil Tasarım 24

344 Motor Parccedilaları 24

BOumlLUumlM 4 25

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI 25

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ 25

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ 27

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı 27

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı 31

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı 31

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı 32

425 Motorda Hafifletme 33

BOumlLUumlM 5 35

OTOMOTİV JANTLARI 35

51 CcedilELİK JANT 36

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT 37

53 DİĞER JANTLAR 38

BOumlLUumlM 6 40

DENEYSEL CcedilALIŞMA 40

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

x

321 Alkidler 20

322 Amino (Melanin-Uumlre) 20

323 Epoksi Reccediline 20

324 Fenolikler 21

325 Polyester 21

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM 21

331 Plastik Atık Youmlnetimi 22

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI 23

341 Goumlvde 23

342 Cam 23

343 İccedil Tasarım 24

344 Motor Parccedilaları 24

BOumlLUumlM 4 25

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI 25

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ 25

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ 27

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı 27

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı 31

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı 31

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı 32

425 Motorda Hafifletme 33

BOumlLUumlM 5 35

OTOMOTİV JANTLARI 35

51 CcedilELİK JANT 36

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT 37

53 DİĞER JANTLAR 38

BOumlLUumlM 6 40

DENEYSEL CcedilALIŞMA 40

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

xi

61 JANT TASARIMI VE İMALATI 40

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz 40

612 Kalıp Tasarımı 44

613 Doumlkuumlm İşlemi 45

614 Talaşlı İmalat 46

615 Balans 47

BOumlLUumlM 7 54

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA 54

BOumlLUumlM 8 57

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME 57

KAYNAKLAR 59

OumlZGECcedilMİŞ 65

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı 4

Şekil 31 Poliamid dişli 9

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu 10

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi 11

Şekil 34 Kestamit ccedilubuk 13

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu 14

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı 15

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml 18

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer 20

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml 22

Şekil 51 Jant bileşenleri 35

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant 37

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant 38

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı 40

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları 41

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler 41

Şekil 64 Kesme gerilmesi 43

Şekil 65 Toplam yer değiştirme 43

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı 44

Şekil 67 Kalıp tasarımı 45

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını 46

Şekil 69 CNC frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması 47

Şekil 610 Balans makinesi 48

Şekil 611 Darbe deney cihazı 49

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri 49

Şekil 613 Ccedilekme deney cihazı 50

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı 52

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı 53

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

xiii

Şekil 71 Hız-zaman grafiği 55

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği 55

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı 56

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

xiv

CcedilİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması 12

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri 29

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması 30

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması 30

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri 34

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri 38

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme 42

Ccedilizelge 62 Hata tablosu 42

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri 52

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verileri 54

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri 54

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi 56

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

xv

KISALTMALAR

ABS Akrilonitril Buumltadien Stiren

AC Air Condition (Hava Durumu)

ASA Akrilik Stiren Akrilonitril

AYPE Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

LAYPE Lineer Alccedilak Yoğunluklu Polietilen

OYPE Orta Yoğunluklu Polietilen

PA Poliamid

PA 6 Poliamid 6

PA 66 Poliamid 66

PBT Polibuumltilen

PE Polietilen

PET Polietilen tereftalat

PC Polikarbonat

POM Polioksimetilen

PP Polipropilen

PS Polistiren

PUR Poliuumlretan

PVC Polivinil Kloruumlr

UV Ultraviyole

YYPE Yuumlksek Yoğunluklu Polietilen

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

1

BOumlLUumlM 1

GİRİŞ

Plastikler yapay ve organik malzemelerdir Plastiklerin yapısında en kuumlccediluumlk birime

monomer denmektedir Monomerlerin birbiriyle yaptıkları bağlar sonucunda polimer

adı verilen zincir yapılar oluşur ve bu yapılara goumlre plastik adlandırılır Polimer

zincirinin oluşmasında monomorlerin birbiriyle bağ kurması işlemine polimerizasyon

denmektedir [Tuğ 2005]

Plastikler sağlam hafif ve ucuz olmalarının dışında kolay şekil verilebilen

malzemelerdir Bu oumlzellikleri dolayısıyla plastiğin kullanım alanı olarak parccedila imalatı

ulaşım tekstil otomotiv gibi teknolojik alanlar oumlrnek verilebilir [Askeland 1996

Callister 2000 Yaşar 1992 Schaffer ve ark 1999] Plastik petrol enduumlstrisine dayalı

bir sektoumlrduumlr ve suumlrekli değişim iccedilerisindedir Her geccedilen guumln yeni plastik tuumlrleri ortaya

ccedilıkmaktadır Ayrıca grafit cam ve karbon elyafları ile karıştırmanın bir sonucu olarak

elde edilen yeni uumlruumlnler plastiklerin gelişiminde oumlnemli bir adımdır [Ccediletinel 2000]

Otomotiv sektoumlruumlnde de polimerlerin kullanılabileceği neredeyse sınırsız uygulama

alanı vardır Valf kapakları hava filtreleri ve hava giriş tertibatları gibi plastikten elde

edilen parccedilalar tek bir uumlnitede birleştirilebilir Oumlnceden metalden yapılmış hava giriş

boruları ve yakıt depoları artık aşınmaya karşı daha dayanıklı ve montajı daha

kolaydır aynı zamanda 40-50 daha hafiftir Ortalama 1000 kg ağırlığındaki yeni bir

orta sınıf otomobilin yaklaşık 15i (yani 150 kg) plastiktir Oumln cam ve tamponlar oumln

paneller farlar yan ve iccedil doumlşemeler koltuklar ve hava yastıkları halılar lastikler

fitiller ve contalar vantilatoumlr kayışları dişli kutusu bağlantıları motor kapakları

birinci sınıf goumlrsel parccedilalar ve diğer birccedilok kuumlccediluumlk otomobil parccedilası plastikten

yapılmıştır [wwwpagevorg]

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

1

Otomobillerin oumln tamponları otomobil enduumlstrisinde plastik kullanımına oumlrnek olarak

verilebilir Darbe emiciler oumlnden ccedilarpma durumunda araccedilların yolcu boumllmesinde daha

az zarara uğraması ve ccedilarpışma etkisini en aza indirmesi amacıyla kullanılır Otomotiv

sektoumlruumlnde plastik kullanımına oumlrnek olarak otomobillerin oumln tamponları da verilebilir

Darbe emiciler aracın kinetik enerjisini plastik deformasyonla bir dereceye kadar

emerler Darbe emici profilleri soumlnuumlmlemeyi olumsuz etkileri azaltmak iccedilin

tasarlanmaları halinde akordeon gibi katlanarak gerccedilekleştirir Darbe emiciler aracın

sahip olduğu kinetik enerjiyi plastik deformasyona uğrayarak belli bir oranda

soumlnuumlmlerler Oumlnden ccedilarpışma durumunda ilk darbeden sonra enerjinin belirli bir kısmı

darbe emiciler uumlzerinde emilir Enerjinin emiciliği akordeon formundaki oumln darbe

emicilerin plastik deformasyon sonucu katlanmasıyla elde edilir [Nakazawa ve diğ

2005]

Plastiklerin otomotiv sektoumlruumlnde ve diğer alanlarında kullanımı artıran oumlzellikleri

şunlardır

bull Mukavemetağırlık oranı olarak aynı kullanım alanındaki diğer malzemelere

goumlre daha hafiftir

bull Aracın performansını artırmanın yanı sıra daha duumlşuumlk maliyetli bir malzeme

olmasından kaynaklı uumlretim ve kullanım giderlerini azaltmaktadır

bull Kolay şekillenebilir olması dolayısıyla yeni tasarım ve yeniliklere olanak

vermektedir

bull Daha yuumlksek konfor taleplerine uyumlu olması

bull Otomotiv sektoumlruumlnuumln karmaşık estetik guumlvenlik konfor yakıt verimi gibi

muumlhendislik taleplerini kolayca karşılaması

bull Elektronik performansa maliyeti azaltacak şekilde uyum sağlayabilmesi

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzeme olması dolayısıyla ccedilevreye zararın

minimize edilebilir olması [wwwsubconturkeycom]

Son zamanlarda otomobillerdeki metal parccedilalar polimer ve aluumlminyum gibi metalden

daha hafif malzemeler ile değiştirilmektedir Bu değişim 20 kg ccedilelik yerine 10 kg

poliamid kullanılması oumlrnek verilerek accedilıklanabilir Bir arabanın oumlnemli

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

2

noktalarındaki sertliği artırmak iccedilin de poliamid kullanılmaktadır Azımsanamayacak

miktarda poliamid kısma valfleri makine dairesi goumlvdesi ve emme manifoldları gibi

otomobil bileşenlerinde kullanılır Polyamidler kimyasallara karşı olan

dayanıklılıkları sayesinde kimyasal etkileşimin olduğu benzin fren AC boruları gibi

yerlerde de kullanılır [Demirci 2011]

Bu ccedilalışmada guumlccedillendirilmiş poliamid malzemenin otomotiv jantı olarak

kullanılabilirliğinin incelenmesi amaccedillanmıştır

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

3

BOumlLUumlM 2

LİTERATUumlR TARAMASI

Taşıt ağırlığının azaltılması sera gazı emisyonları ve binek araccedilların yakıt kullanımı

konusundaki iyileştirmeler iccedilin sık kullanılan bir youmlntemdir Araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln yakıt tuumlketimini yaklaşık 7 oranında azaltabildiği tespit

edilmiştir Plastikler ve polimer kompozitleri halihazırda bir aracın ağırlıkccedila yaklaşık

8ini ve hacimce 50sini oluşturmaktadır ve bu oranın zamanla artması

beklenmektedir [Cheah 2010]

Gelişmiş yuumlksek performanslı polimerlerin gelişmesi plastiklerin otomotiv

enduumlstrisinde kullanımlarını oumlnemli oumllccediluumlde arttırmıştır Otomotiv enduumlstrisinde plastik

bileşenlerin kullanılması son on yılda oldukccedila artmıştır Guumlnuumlmuumlzde plastikler

dayanıklılığı korozyon direnci tokluğu tasarım esnekliği duumlşuumlk maliyetle yuumlksek

performans sağlamalarının yanı sıra ağırlıklı olarak arabaları daha fazla enerji verimli

hale getirdikleri iccedilin otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Bir araccedilta ortalama 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılmaktadır Bu da bir otomobil ağırlığını yaklaşık 10-15rsquoini

oluşturmaktadır [Szeteiovagrave 2010]

Şekil 21rsquode otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı goumlruumllmektedir

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

4

Şekil 21 Otomobillerde plastik kullanımının yıllara goumlre artışı [Szeteiovagrave 2010]

Araccedilta 3luumlk bir ağırlık tasarrufu ile 1lik bir yakıt tasarrufu elde edilmektedir

boumlylece metallerin 100 kglık plastiklerle değiştirilmesi en az 5lik bir yakıt

tasarrufu sağlamaktadır [Maxwell 1994]

Plastik kullanımının avantajları arasında duumlşuumlk montaj maliyetleri de bulunmaktadır

Her ccedileşit şekil ve ebatta binden fazla farklı kısımda birccedilok polimer tipi

kullanılmaktadır Otomobillerde plastikler tamponlar kapılar farlar bagaj kapakları

jant kapakları gibi dış ve iccedil bileşenlerde kullanılabilmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Oumlzellikle far camları plastikler iccedilin en yaygın otomotiv uygulamalarından biridir ve

polikarbonat otomotiv aydınlatması iccedilin birccedilok yararlı performans oumlzelliği sunan ilk

ticari polimerdir [Sehanobish 2009]

Yapılan bir ccedilalışma ile M3 sınıfı yolcu otobuumlslerinde kullanılan yolcu koltuklarının

yuumlksek mukavemetli ccedilelik malzeme kullanılarak hafifletilmesi hedeflenmiştir

Tasarlanan koltukların prototip imalatı yapılmış daha sonra guumlvenlik testleri

yapılmıştır Kullanılan malzemenin akma noktasının duumlşuumlk olması gerekccedilesi ile

koltuğun emniyet kemer bağlantı noktaları ve boruların buumlkuumlm yerleri gibi bazı

boumlluumlmlerde gerilme değerinin yuumlksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır Yuumlksek

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1970 1980 1990 2006

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

5

mukavemetli ccedilelik boru ve profil kullanılmıştır ve bu sayede geleneksel koltuk

yapısına goumlre yaklaşık olarak 12 mm daha ince bir yapı elde edilmiştir Yapılan bu

işlemler sonrasında referans alınan araca goumlre oluşturulan 2 nokta emniyet kemerli

koltuğun ağırlığı 15 oranında azaltılabilmiştir Koltuğun geneli değerlendirildiğinde

yaklaşık 20 oranında bir hafifletme sağlanmıştır [Yuumlce vd 2013]

Yapılan bir başka ccedilalışmada ince saclar kullanılarak araccedil ağırlığında hafifletme

gerccedilekleştirilmiştir Ancak ince sac kullanılırken mukavemet ve guumlvenlikten oumlduumln

verilmemesine dikkat edilmiştir Yapılan ccedilalışmada 08 mm kalınlığındaki DP600

ccedileliği ile 13 mm kalınlığındaki TWIP900CR ccedileliklerinin malzeme oumlzellikleri ve

şekillendirme yetenekleri karşılaştırılmıştır Yapılan analizler sonucunda

TWIP900CR ccedileliğinin DP600 den ccedilok daha fazla uzama goumlsterdiği sonucuna

ulaşılmıştır Ayrıca şekillendirme accedilısından oumlnem arz eden duumlzguumln uzama miktarının

TWIP ccedileliklerinde daha yuumlksek olduğu bu sebeple TWIP ccedilelikleriyle daha karmaşık

geometrilerin uumlretilebileceğine karar verilmiştir [Kılıccedil vd 2016]

Gerccedilekleştirilen bir başka ccedilalışmada ilk etapta S355 malzemesinden uumlretilen ve tanesi

2300 gr olan hafif ticari araccedil kapı menteşeleri yapılan ccedilalışmada Al7075 alaşımından

uumlretilmiştir Ccedilelik malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 78 kgdm3 iken aluumlminyum

malzemesinin oumlzguumll ağırlığı 27 kgdm3 rsquotuumlr Bu bilgiler goumlz oumlnuumlne alındığında bir

menteşede ağırlığın yaklaşık 65 oranında duumlşmesini sağlamaktadır Kullanılan yeni

menteşe tasarımında menteşenin yaklaşık ağırlığı 720 gramdır ve araccedilta bu

menteşelerden 4 adet bulunmaktadır Yapılan ccedilalışma ile eski tasarım ve yeni tasarım

arasında toplamda 6920 gram hafifletme gerccedilekleştirilmiştir [Tuumlfekccedili 2016]

Yapılan bir ccedilalışmada geleneksel ticari araccedil youmlntemi olan kutu profil destekli metal

yapı yerine sandviccedil kompozit yapı kullanılarak daha hafif bir podest uumlretilmiştir

Sandviccedil kompozit yapı daha hafif olduğu iccedilin yakıt tuumlketiminin ve karbondioksit

salınımının azaltılması hedeflenmiştir Sandviccedil kompozit yapı sayesinde bir araccedilta 100

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

6

bin kilometre yol yaptığında yaklaşık 1844 lt yakıt tasarrufu sağlanmakta ve 4610 kg

CO2 salınımı azaltılmaktadır [Buumllbuumll vd 2016]

Bir diğer ccedilalışma kapsamında A356 alaşımından uumlretilen bir binek araccedil jantının

mekanik yuumlkleme altında tasarım ve ağırlık optimizasyonu gerccedilekleştirilmiştir

Ccedilalışma sonucunda hafif ve mekanik davranışı iyileştirilmiş bir jant tasarımı elde

edilmiştir Gerccedilekleştirilen ccedilalışma sonucunda elde edilen tasarımlardan en ağırı ile en

hafifi arasında 115 kg ağırlık farkı bulunmaktadır Bu sayede uygun olarak

değerlendirilen tasarım ile en ağır tasarımdan 10775 kg daha hafif bir tasarım

oluşturulmuştur [Kara vd 2017]

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

7

BOumlLUumlM 3

PLASTİKLER

Plastikler yuumlksek molekuumller ağırlıklı organik molekuumlller veya polimerlerden oluşur

Organik molekuumlller ve polimerler bileşimin kimyasal olarak bağlanmış birimlerinin

tekrarlanmasından kaynaklanan yapılardır Plastik şekillendirilebilir demek olan

Yunanca plastikos kelimesinden gelir Plastiklerin en temel oumlzelliklerinden biri basit

şekillendirilebilmeleridir [Guumller Ccedilobanoğlu 1997]

31 TERMOPLASTİKLER

Guumlnuumlmuumlz duumlnyasında plastik malzemeler insanoğlunun geccedilmişten beri kullandığı

ahşap seramik iplik gibi malzemelerin yerini almaktadır Plastik otomotivden

elektronik eşyalara ayakkabı yapımından tekstile birccedilok alanda tercih edilmektedir

Polietilen polistiren polivinil kloruumlr ve polipropilen guumlndelik yaşamda kullandığımız

birccedilok eşyanın yapımında kullanılan ve en ccedilok bilinen termoplastik malzemelere

oumlrnektir Ek olarak plastiğin kullanıldığı yere goumlre seccedilimine de dikkat edilmesi

gerekmektedir Bu seccedilim yapılırken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır

bull Neden plastik malzeme kullanılacağı

bull Hangi koşullara dayanıklı olması gerektiği

bull Geri doumlnuumlşuumlm kısıtları

bull Kullanıldığı alanda diğer kullanılan malzemelerle olan durumu

bull Tasarım kısıtları

bull Sıcaklığa karşı davranışı

bull Mekanik oumlzellikleri [Kaya 2005]

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

8

Termoplastiklerin plastik malzemeler iccedilerisinde en oumlnemli grubu oluşturmalarının

sebebi ısıtıldıklarında erimeleri daha sonra eriyik haldeki akışkan plastiğe verilen

şeklin soğutulduğunda da devamının sağlanması ve bu işlemlerin tekrarlanmasına izin

veren bağ yapılarıdır Bu işlemlerin gerccedilekleşmesi plastiklerin kimyasal oumlzelliklerini

değiştirmemektedir Ancak bu işlemler mekanik oumlzelliklerde değişimlere neden

olabilmektedir Termoplastiklerin iccediline eklenen katkı malzemeleri sayesinde oluşan

kompozit malzemeler ilk hallerine goumlre daha iyi mekanik oumlzelliklere sahip

olabilmektedirler Termoplastikler esasen amorf ve kısmikristalin olmak uumlzere iki

grupta incelenebilir Amorf yapılı termoplastikler incelendiğinde iccedilerisinde bulunan

molekuumll zincirleri karmaşık yapıda olduğu goumlruumlluumlr Kristalin yapıda molekuumll zincirleri

ise uumlccedil boyutlu bir duumlzene benzeyen duumlzenli bir şekilde bulunurlar [Akkurt 2007]

311 Poliamid

Poliamidler yuumlksek mukavemetli iyi kimyasal oumlzellikler hafif ve birccedilok tuumlruuml bulunan

polimerlerdir Poliamidler termoplastik sınıfındadır Bir diasit ve bir diamin

polimerizasyonunun sentezine dayanan poliamitler ccedileşitli kimyasalların varlığında

farklı ccedileşit ve oumlzelliklerde poliamidlerin oluşmasına izin vermektedir Poliamidler

yuumlksek erime sıcaklığına sahip olmaları dolayısıyla yuumlksek sıcaklıklarda sertliklerini

korumaktadırlar Pek ccedilok uumlstuumln oumlzellik arasında yuumlksek sertlik tokluk yorulma

dayanımı suumlnme dayanımı alev geciktiricilik elektrik yalıtımı kimyasal dayanım

aşınma direnci duumlşuumlk suumlrtuumlnme katsayısı dış koşullara karşı direnccedil geniş renk aralığı

ve işlem kolaylığı bulunur [Yılmaz Taşdelen 2018]

Poliamid dayanıklı ve elastik moduumlluuml yuumlksek aynı zamanda da aşınmaya karşı

dayanıklı bir polimerdir Mukavemet ve duumlşuumlk suumlrtuumlnme gerektiren dişli yatak vb

kısımlarda metal yerine kullanılabilmektedir [Erbay 2009]

Poliamid birccedilok alanda kullanılan bir plastik ccedileşididir Bunlardan bazıları

bull Otomotiv

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

9

Hava Yakıtı Hava Giriş Manifoltları

Guumlccedil Aktarma Organları Dişliler Kavramalar Zincir Gergileri

Kapaklar Motor Kapakları

Uumlfleme Hava Kanalları

İccedil mekacircn Hava Yastığı Kanisterleri

Dış mekacircn Izgaralar Kapı Tutamakları Jant kapakları Ayna

Şekil 31rsquode otomotivde kullanılan bir dişli oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 31 Poliamid dişli [wwwcemakfirinmakinalaricom]

bull Elektrik amp Elektronik

Guumlccedil Dağıtımı Duumlşuumlk Voltaj Vites Dişliler

Konnektoumlrler Enduumlstriyel CEE Konnektoumlrleri Terminal Blokları

Elektrikli Aksamlar Anahtarlar

bull Genel Enduumlstriler

ElektrikliGuumlccedil Aletleri Yuvalar ve Dahili Parccedilalar

Spor Kayak tutturucuları İccedil Hat Patenleri (In-Line Skates)

Raylar Ray Pedrsquoleri

Doumlkuumlm Tekerler

Mobilya Muhtelif Aplikasyonlar

Off Shore Tubing

Ambalaj Filmleri [wwwaydinplastikcom]

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

10

Şekil 32rsquode yapısında poliamid bulunan fren hava hortumu oumlrneği goumlruumllmektedir

Şekil 32 Poliamid fren hava hortumu [wwwhakanotomotivcomtr]

3112 Poliamid yapısı

Poliamid ailesinin belirleyicisi amid grubudur Monomerlerin yoğunlaşmak

polimerizasyonu sonucu poliamid oluşur Hem N-H bağı hem C-O bağları polardır

N ve O da negatif uccedillardır Bu polarite bitişik naylon molekuumllleri arasında ikinci

bağların oluşumuna sebep olur Bu ikincil bağlar (H bağları) naylon molekuumlllerin

kombinasyonuna goumlre hareketlerini sınırlar ve gerilme mukavemetini arttırır Ek

olarak ikincil bağlar yuumlksek kristalleşmeleri nedeniyle naylon molekuumlllerinde

oluşan sıkışmayı gevşetirler Bu kristalizasyon yuumlksek mukavemet yuumlksek rijitlik

duumlşuumlk gaz ve buhar geccedilirgenliği yarı saydamlık dar bir erime aralığı yuumlksek

sıcaklıkta işleme kabiliyeti sağlar [Erbay 2009]

Şekil 33rsquote poliamidlerin yapısına dair bir goumlrsel verilmiştir

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

11

Şekil 33 Poliamidler iccedilin tekrar eden polimer birimi [Strong 2000]

Amid gruplarındaki karbonların sayısı farklı poliamid tuumlrlerini oluşturmaktadır

Poliamid 6-karbonlu bir diamin ve 12-karbonlu bir diasitten oluşmuşsa ortaya ccedilıkan

poliamide Poliamid 612 adı verilmektedir [Erbay 2009]

Bunun dışında poliamidler monomer uccedillarında amin grubu ve asit grubunun yer

almasıyla yalnız tek bir monomerden de oluşabilirler Poliamid 6 poliamid 11

poliamid 12 poliamid 66 poliamid 612 gibi ticari amaccedillı poliamidler iccedilinde en

sık kullanılanılanı poliamid 66rsquodır [Erbay 2009]

Diamin ve diasit iccedilindeki 6 karbon duumlşuumlk maliyetlidir ve monomerlerin oumlzelliğini

goumlsterir Uzun zincirler kısa zincirlere goumlre daha esnektir Kısa zincirler guumlccedilluuml sert

ama kırılgandır 6 karbonlu zincirler yeterli esnekliğe ve iyi tokluğa sahip kristal

sert ve dayanıklı bir poliamid olan poliamid 66 yı oluştururlar [Erbay 2009]

Poliamidlerin guumlccedilsuumlz youmlnlerine oumlrnek olarak bazı niteliklerinin nemli ortamlarda

değişikliğe uğramaları kuvvetli asitlere karşı dayanıklı olmamaları verilebilir

[Erdoğan 2010] Ccedilizelge 31rsquode iki farklı poliamid tuumlruumlnuumln fiziksel ve mekanik

oumlzellikleri yer almaktadır

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

12

Ccedilizelge 31 Poliamid 66 ve Poliamid 610 plastiklerinin fiziksel ve mekanik

oumlzelliklerinin karşılaştırılması

Malzeme Oumlzellikleri Poliamid 66 Poliamid 610

Oumlzguumll Ağırlık (gcm3) 112-114 112-114

Gerilme Kuvveti (MPa) 85-100 80-100

Elastik Moduumlluuml (MPa) 3000-3500 2600-3000

Darbe Dayanımı (kJm2) 4-10 4-10

Deformasyon Sıcaklığı (˚C) 75 180

Erime Sıcaklığı (˚C) 255-265 220-223

3113 Kestamid

Muumlhendislik alanında en ccedilok kullanılan plastiklerden biri olan poliamidin doumlkuumlmuuml

ile doumlkuumlm poliamid olarak da adlandırılan kestamid elde edilir Kestamidin sert ve

sıkı bir dokusu vardır Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde uumlstuumln oumlzelliklere

sahiptir bunun nedeni ccedilapraz bağlı molekuumll yapısına sahip olmasıdır Sert

dokusunun nedenleri olarak yuumlksek molekuumll ağırlığı ccedilapraz bağlı ve kristal yapısı

sayılabilir Sert olması dolayısıyla sert buumlkuumllmeye ve aşınmaya dayanıklıdır Sarı

renkli olan kestamid istenen renkte uumlretilebilmektedir Pompa ve vana kılıfları

besleme vidaları araba tekerlekleri contalar manifoltlar kullanım alanlarından

bazılarıdır [wwwpolikimcomtr] Şekil 34rsquote kestamit ccedilubuk yer almaktadır

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

13

Şekil 34 Kestamit Ccedilubuk [wwwmetalreyonucomtr]

312 Polietilen

Polietilen 1884rsquode Kustavson tarafından ilk kez sentezlenmiştir1938rsquode İngilterersquode

yuumlksek basınccedil altında 500 atm ve 180-200 degCrsquode sanayi uumlretimi başlamıştır [Sezer

2007] Polietilen yuumlksek basınccedilta etilen molekuumlluumlnuumln veya duumlşuumlk basınccedil ve organo-

metalik katalizoumlrleri eşliğinde katılma polimerizasyonu ile uumlretilir Duumlşuumlk basınccedil

uumlruumlnuumlnuumln molekuumllleri dallanmamış daha yoğun daha az geccedilirgen ve daha sağlam

polimerlerdir Asit ile alkalilere karşı dayanıklılığı yuumlksektir Polietilen oda

sıcaklığında hiccedilbir ccediloumlzuumlcuumlde ccediloumlzuumlnmez ancak uzun zaman alifatik aromatik ve

hidrokarbonlarda durduğunda şişer Toluen ksilen ve petrol eterinde yaklaşık 70 ordmCrsquode

ccediloumlzuumlnuumlrler Polietilen UV ışınlarından olumsuz olarak etkilenir kırılganlığı artar

uumlzerinde ccedilatlamalar oluşur [Baysal 1994] Polietilenin otomotivde kullanım

alanlarından biri olan cam suyu deposuna dair bir oumlrnek Şekil 35rsquote yer almaktadır

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

14

Şekil 35 Polietilen araccedil cam suyu deposu [wwwtudekscomtr]

Polietilen yuumlksek dielektrik oumlzelliğine sahiptir Aynı zamanda yuumlksek dielektrik

oumlzelliğine sahip apolar bir polimerdir Bu yuumlzden polar sıvıların buharını oldukccedila az

geccedilirebilir apolar sıvıların buharını ise polar sıvılara goumlre daha fazla geccedilirir [Baysal

1994]

Polietilen su buharını az geccedilirmesinden kaynaklı olarak birccedilok malzemenin

kaplanmasında sıkccedila kullanılmaktadır [Kangallı 2007] Polietilen molekuumlldeki zincir

şeklindeki makromolekuumlllerin farklı dallanma durumlarından kaynaklı olarak

polietilen ccedileşitliliği meydana gelmektedir Duumlz zincirli polietilen elde etmek oumlzel

şartlar gerektirdiğinden dolayı kolay değildir Duumlz zincirli polietilen yuumlksek

yoğunluklu polietilen (HDPE) olarak bilinir kendine oumlzel katalizoumlrler kullanılarak

uumlretilmektedir bu nedenle de oldukccedila pahalıdır Duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (LDPE)

dallanmış polietilendir ve daha kolay temin edilebilir Yuumlksek yoğunluklu polietilen

gibi oumlzel koşullar gerektirmediği iccedilin o kadar pahalı değildir Fiziksel olarak belirli bir

duumlzende bir araya gelmesi belirli bir ağın iccediline yerleştirilmesi yani kristalleşmesi ccedilok

buumlyuumlk polimer molekuumllleri olmalarından kaynaklı olarak zordur Bu sebeple duumlz

zincirli YYPE molekuumllleri dallanmış AYPE molekuumlllerine kıyasla belli bir dizin

iccedilinde nispeten daha rahat bir araya gelerek kristal yapı oluşturur [Basan 2001]

Ambalajdan otomotive inşaattan tarıma birccedilok alanda polietilene sıkccedila

rastlanmaktadır Geccedilmiş yıllarda ccedilevre ile ilgili duumlzenlemelerin de tesiri ile geri

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

15

doumlnuumlşuumlmuuml yapılabilir olan PE duumlnyada en sık kullanılan plastikler arasına girmiştir

Polietilenleri sera oumlrtuumlleri ccediloumlp ve guumlbre torbaları boru ambalaj kaplama enjeksiyon

uumlruumlnleri oyuncaklar her tuumlrluuml kablo ve elektrik elektronik yalıtımında enduumlstriyel

film mutfak eşyaları metal uumlzerine kaplamalar gibi alanlarda kullanılabilmektedir Ek

olarak kimya sanayisinde ambalaj ve yuumlzey kaplamada asit ve baza dayanımlarından

dolayı sıkccedila kullanılmaktadır [Ceylan 2006]

313 Polistiren

Stiren monomerlerinin biraraya gelerek polistiren oluşturmaktadır Bu polistiren

zinciri yaklaşık olarak 750 ile 1300 stiren monomerinden oluşmaktadır Stiren 145 degC

sıcaklıkta hızla polimerleşebilmektedir Stiren 145 degCrsquode kaynar 100 degCnin altında

şeffaf ve katıdır Sıcaklık 100 degCnin uumlzerine ccedilıktığında yumuşayıp akışkan hale

doumlnuumlşmektedir bu sayede de kolayca kalıplama ve şekillendirme yapılabilmektedir

[Yaşar 2001 Ekşi 2007] Polistirenin otomotivde kullanımına bir oumlrnek Şekil 36rsquoda

yer almaktadır

Şekil 36 Polistiren otomotiv spoiler pick up kasa kapağı [wwwpolikarbonfiyatcom]

Polistiren en yaygın olarak kullanılan plastiklerdendir Stirenin polimerizasyonu ile

elde edilen 2 tuumlruuml vardır Bunlar ldquokristal polistirenrdquo veya ldquogenel amaccedillı polistirenrdquodir

Bir diğer polistiren tuumlruuml stiren monomerinin polibutadien kauccediluğu ile aşılanarak

uumlretilmesiyle ortaya ccedilıkan antişok polistirendir Polistireni amorf yapıda olması

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

16

dolayısıyla termoplastik sınıfında en avantajlı olanlardandır Camsı halden eriyik hale

geccedilerken duumlşuumlk bir enerji harcanmaktadır Kristalizasyon enerjisinin olmaması ve hızlı

ısıtılıp soğutulabilmesi sayesinde hızlı kalıplanma avantajı bulunmaktadır Ekstruumlzyon

ve enjeksiyon kalıplama metodları ile duumlşuumlk bir enerji ile bozunmadan rahatlıkla

kalıplanabilir [Tuğ 2005] Polistirenin karmaşık yapıda olması kristal yapılı polietilen

ve polipropilen gibi plastiklere goumlre kalıplama esnasında ccedilekme miktarının ccedilok az

olmasına sebep olur (045) Elektrik yalıtımı oumlzelliği dolayısıyla buumltuumln polimer

tipleri arasında en iyisidir Dielektrik sabiti 20-80 degC arasındadır ve sıcaklıktan

bağımsızdır [Taşkıran 2001]

314 Polivinil Kloruumlr

Ekstruumlzyon basınccedil kalıplama ve enjeksiyon gibi youmlntemler yardımıyla uumlretimi

gerccedilekleştirilebilen ve ccedileşitli katkı maddeleriyle karakteristiği değiştirilebilen bir

malzeme olan polivinil kloruumlr vinil polimerleri iccedilerisinde en yaygın kullanılan

malzeme olma oumlzelliğine sahiptir Polivinil kloruumlr amorf yapıda bir plastiktir PVC 60

degC işlenebilme ve 80 degC yumuşama sıcaklığına sahiptir Aynı zamanda alevle teması

halinde yanmamaktadır Kolay bir youmlntem olması dolayısıyla geri doumlnuumlşuumlm

tesislerinde polivinil kloruumlr malzemeleri diğer malzemelerden ayıklamak iccedilin bu ayırt

edici oumlzelliğinden yararlanılmaktadır Polivinil kloruumlr yapısında bulundurduğu klordan

dolayı yanmamaktadır İki ccedileşit PVC malzeme vardır İlki sert olanlar boru ve pencere

profili gibi dış ortam şartlarına dayanım gereksinimi yuumlksek olan yerlerde

kullanılmaktadır Yumuşak olan tuumlrleri ise zemin doumlşemeleri eldiven ve kablo gibi

malzemelerin yapımında tercih edilmektedir Polivinil kloruumlr oksijen ve ısıya karşı

dayanıklı değildir PVC tuumlrlerinin buumlyuumlk ccediloğunluğu katkı maddesi katılarak

işlenebilmektedir Katkı maddesi katılması mekanik oumlzelliklerini molekuumll ağırlığını

artırarak iyileştirdiği iccedilin oldukccedila oumlnemlidir Ekstruumlzyonla uumlretim polivinil kloruumlr

uumlretimi iccedilin en ccedilok kullanılan youmlntemdir [Kaya 2005]

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

17

315 Polikarbonatlar

Levha halinde uumlretilen polikarbonaklar tok ve şeffaf termoplastiklerdir Yuumlksek darbe

mukavemetine sahip olup camdan yaklaşık 150 kat daha dayanıklıdırlar Aynı

zamanda iyi akustik oumlzelliğe de sahiptirler Yuumlksek ışık geccedilirgenliğine sahip

polikarbonlar optik olarak da oldukccedila temizlerdir -40 degC ve 135 degC arasındaki

sıcaklıklara dayanıklı olmalarının yanı sıra iyi mekanik oumlzelliklere de sahiplerdir

140degCrsquoden sonra kullanılamazlar ve bu sıcaklıkta yanarlar ancak yanma işlemi devam

etmediği iccedilin alev almadan soumlnerler Kimyasal accedilıdan değerlendirildiğinde asitler

tarafından aşınmaya uğramazlar ancak alkalilerden etkilenir ve petrol kaynaklı yakıt

veya yağlara karşı aynı direnci goumlstermezler İyi birer yalıtkanlardır Ccedileşitli sıcaklık

ve nem durumlarında bu oumlzelliklerini koruyabilirler Polikarbonatlar otomotiv

sanayinde sinyal lambalarında sağlık donanımı sokak ve trafik lamba armatuumlrlerinde

guumlneş kolektoumlruuml camları yuumlksek basınccedil ve yuumlksek sıcaklığa dayanıklı pencereler

lensler elektronik ve telekomuumlnikasyon parccedilaları buumlro ve iş makinaları goumlvdeleri

yapımında hassas cihaz gıda ambalajlarında inşaat ve dekorasyonda elektrik

yalıtımları kalkan ve kask imalatında kış bahccedileleri karayollarında ses bariyeri olarak

kullanımı kurşungeccedilirmez cam vb malzemelerin uumlretiminde kullanılmaktadır

[Erdem 2008]

316 Polipropilen

En hafif termoplastik olan Polipropilen kısmikristalin bir yapıya sahiptir Birccedilok

termoplastik uumlretim tekniği ile uumlretilebilmektedir Polipropilen guumlneş ışınlarına karşı

dayanıksız olduğu iccedilin dış ortamlarda kullanılması tercih edilmemektedir 1950rsquoli

yıllarda polietilenin icat edilmesiyle polipropilenin bulunmasına oumlncuuml olmuştur [Kaya

2005] Polipropilenin otomotivde akuuml yapımında kullanımına oumlrnek Şekil 37rsquode yer

almaktadır

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

18

Şekil 37 Polipropilen traksiyoner akuuml [wwwyigitakucom]

Polipropilen polietilen gibi maliyeti duumlşuumlk bir malzemedir Ancak polietilene kıyasla

polipropilen darbeye neme baskı ve ccedilatlamalara karşı yuumlksek mukavemete sahiptir

Bunun dışında uumlretimi kolay aynı zamanda da ekonomik bir malzemedir Bu yuumlzden

oldukccedila sık tercih edilmektedir Ancak darbe dayanımı duumlşuumlk sıcaklıklarda iyi değildir

bu durum kullanım alanını daraltmaktadır Ev hastane ve laboratuvarlarda kullanılan

malzemeler tekstil enduumlstrisinde aerosol vanası ve kapağı tıbbi ekipmanların

yapımında ayakkabı topuğu otomotiv sanayi tekstik ve yiyecek paketleme

muumlrekkep kapları şişe şişe kapakları menteşe yuvaları ve akuuml kutusu gibi parccedilaların

yapımında sıkccedila rastlanmaktadır [Kaya 2005]

317 Polietilen teraftalat

Polietilen teraftalat termoplastik bir eriyiktir Duumlşuumlk viskoziteli veya yuumlksek

viskoziteli olarak ikiye ayrılmaktadır Duumlşuumlk viskoziteli ldquoStaple PETrdquo reccediline iplik

şişe fotoğraf filmi uumlretimi gibi birccedilok uygulamalarda tercih edilmektedir Yuumlksek

viskoziteli reccedilineler yani ldquoEnduumlstriyelrdquo veya ldquoHeavy Denierrdquo PET ise lastik kablo

emniyet kemeri vb uumlruumlnlerin uumlretiminde kullanılmaktadır PET reccedilineler ticari olarak

etilen glikol ve dimetiltereftalat (DMT) veya tereftalik asitten (TPA) uumlretilmektedir

Dimetiltereftalat ve tereftalik asit katıdır Tereftalik asit suumlblimleşirken dimetil

tereftalat 140 degCrsquode erimektedir Uumlretim iki adımda yapılmakta birinci adımda bis-(2-

hidroksietil)-tereftalat (BHET) monomeri ve metanol veya su ortaya ccedilıkmaktadır

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

19

Sonrasında ise bis-(2-hidroksietil)-tereftalat monomeri basınccedil sıcaklık ve katalist

etkisiyle polimerleşmekte ve PET eriyik uumlretilmektedir Dimetiltereftalat kullanılan

suumlreccedilte metanol uumlretildiği ve metanol geri doumlnuumlşuumlm sistemi safsızlaştırma

operasyonları gerektirdiği iccedilin tereftalik asit ile uumlretimi yaygınlaşmıştır [Kuumlccediluumlkguumll ve

Kırşen 2007]

318 Polimetil metakrilat

PMMA yuumlksek saydamlığı ısıya dayanım yuumlksek mukavemet ve stabil boyutu

ccedilizilmeye karşı dayanıklılığı ile tercih edilmektedir Bu nedenle genellikle otomotiv

sektoumlruumlnde sinyal stop uumlretiminde ve aydınlatma sektoumlruumlnde kullanılmaktadır Dış

hava koşullarına dayanıklıdır bu sayede de goumlsterge panellerinde reklam sektoumlruumlnde

billboardlarda sıkccedila kullanılabilmektedir [wwwpagevorg]

32 TERMOSET PLASTİKLER

Termoset plastikler zincirleri arasında yoğun ccedilapraz ağ yapısı bulunan ısı ile sertleşip

daha sonra tekrar eski haline doumlnmeyen plastiklerdir Bozunmaları iccedilin yuumlksek sıcaklık

gereklidir Sertlikleri ve aldıkları şekli uzun suumlreli muhafaza edebilmeleri ccedilapraz bağlı

yapıları sayesindedir Termoset plastikler ısıtıldıkları zaman termoplastiklere kıyasla

yumuşamazlar ve erimezler hatta tam tersi sertleşirler Termoset plastiklerin

polimerizasyonu genelde iki aşama halinde gerccedilekleşir ve iki aşamanın sonunda

istenen uumlruumln elde edilir İlk aşamada mol kuumltlesi 500 - 5000 arası değişen duumlşuumlk mol

kuumltleli doğrusal bir oumlnpolimer hazırlanır Oumlnpolimer iccedilerisine boya vb ccedileşitli katkı

maddeleri katılır ve viskoz sıvı goumlruumlnuumlmuumlnde bir karışım elde edilir Kalıplama

işleminden sonra kullanılabilir termoset malzemeye doumlnuumlşecek olan bu viskoz sıvıya

reccediline denir İkinci aşamada reccediline uygun kalıplara koyulur ve radikalik başlatıcı

kullanımı ısı ışın gibi etkilerle ccedilapraz bağlı yapıya doumlnuumlştuumlruumlluumlr [Saccedilak 2005]

Aşağıda Şekil 38rsquode yapısında termoset plastik bulunduran Hummer marka bir araccedil

goumlrseli bulunmaktadır

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

20

Şekil 38 Yapısında termoset SMC kompozitler barındıran Hummer H2 SUT

[wwwgrafencomtr]

321 Alkidler

Bu plastiklerin en oumlnemli oumlzellikleri ccedilok duumlşuumlk su emme ccedilok iyi elektrik oumlzelliği

goumlsterirler fiyatları oldukccedila duumlşuumlktuumlr Alkalilerden etkilenir fakat zayıf asitlere

dayanıklıdırlar Oumlzellikle elektrik malzemelerinde ccedilok kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

322 Amino (Melanin-Uumlre)

Oda sıcaklığında sıvı katı ve kuvvetlendirilmiş olarak bulunurlar Bir katalizoumlr ısı

altında malzeme sert ve mukavim hale gelir Amino plastikler uumlre ve melaminden elde

edilirler Amino reccedilineleri sert rijit aşınmaya dayanıklı yuumlk altında ccedilok az şekil

değiştirirler Elektrik yalıtkanlığı iyi yiyeceklere koku vermezler Aleve karşı

dayanıklılıkları iyidir Ağaccedil yapıştırıcıları kaplamalar da kullanılırlar Duumlğme tabak

bardak elektrik parccedilaları olarak yapılırlar [w3balikesiredutr]

323 Epoksi Reccediline

Termoset bir plastik olan epoksi reccediline yuumlksek yapıştırma guumlcuumlne sahiptir Genel

amaccedillı yapıştırıcılarda otomotiv enduumlstrisinde spor aletlerinin uumlretiminde fiber

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

21

takviyeli plastiklerde kullanılabilir Termik oumlzellikleri ve kimyasal mukavemetleri ccedilok

iyidir Havada dayanıklılıkları iyidir neme ve ısıya karşı uzun oumlmuumlrluumlduumlrler Duumlşuumlk

olan dayanımları lifli guumlccedillendiricilerle iyileştirilebilir [wwwmalzemebiliminet]

324 Fenolikler

Genel amaccedillı katkısız darbeye karşı mukavemetli ısıya mukavemetli iyi elektrik

oumlzelliği olan malzemelerdir Elektrik parccedilaları duumlğme accedilık havada ccedilalışan pompa

goumlvdeleri elektrik suumlpuumlrge parccedilaları yapıştırma emdirme kaplama gibi alanlarda

kullanılır [wwwplastikpazaricom]

325 Polyester

Genellikle termoset polyester cam ile kuvvetlendirilmiş olarak CTP şeklinde

kullanılır Bu reccedilineler kuumltle kalıplama ve levha kalıplama şeklinde de bulunurlar

Mekanik oumlzellikleri katkı elemanlarına goumlre ccedilok farklılıklar goumlsterir Tekne mimari

paneller atletizm elemanları su depoları sandalye mobilya yapımında kullanılırlar

[w3balikesiredutr]

33 GERİ DOumlNUumlŞUumlM

Ccedileşitli fiziksel veveya kimyasal işlemlerden geccedilirildiğinde yeniden değerlendirilme

imkanı olan atıkların ikincil hammaddeye doumlnuumlştuumlruumllerek uumlretim suumlrecine tekrar dahil

edilmesine geri doumlnuumlşuumlm denir [Yurtseven 2017] Şekil 39rsquoda plastiklerin geri

doumlnuumlşuumlmuuml şematize edilmiştir

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

22

Şekil 39 Plastik ambalajların geri doumlnuumlşuumlmuuml [wwwkimyasalgelismelercom]

331 Plastik Atık Youmlnetimi

Mevcut atık youmlnetimi doumlrt seviyeli bir hiyerarşik yaklaşımla accedilıklanabilmektedir

bull Azaltma Ortaya ccedilıkan atık meblağını azaltmak iccedilin uumlruumln tasarımında yapılacak

iyileştirmeler sayesinde hammadde tuumlketimi en aza indirilerek yaşam doumlnguumlsuuml

sona erdiğinde ortaya ccedilıkan atık miktarı azımsanamayacak miktarda azalır

Ancak bu değişiklikler uumlruumlnuumln mekanik oumlzelliklerimi olumlu etkileyebildikleri

gibi olumsuz da etkileyebilmektedir

bull Yeniden kullanma Bu youmlntem başka uumlruumlnlerin desteğiyle ya da desteksiz

olarak ambalaj malzemelerinin doldurulduğu ya da tasarlandığı amaccedil iccedilin

ambalajlama mallarına uygulanabilmektedir Temeli bertaraf etmek yerine

malların ve ambalajların yeniden kullanılmasını sağlamaktır Bu youmlntem

oumlzellikle şişe ccedilanta vb iccedilin kullanılmaktadır

bull Geri doumlnuumlşuumlm Eğer geri doumlnuumlştuumlruumllecek uumlruumln iccedilin harcanacak geri doumlnuumlşuuml

enerjisi yeni uumlruumln uumlretmek iccedilin gerekli enerjiden duumlşuumlkse kullanılır Geri

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

23

doumlnuumlşuumlm atıkların tuumlketim doumlnguumlsuumlne tekrar doumlnmesine izin verir Mekanik

ve kimyasal olmak uumlzere iki ccedileşit geri doumlnuumlşuumlm tuumlruuml bulunmaktadır

bull Enerji geri kazanımı Geri doumlnuumlşuumlmuuml muumlmkuumln olmadığı veya geri

doumlnuumlştuumlruumllmuumlş uumlruumln iccedilin pazar bulunmadığı durumlarda atık yakılarak atık

yakma ısısından enerji uumlretilir Plastikler kalorifik değeri yuumlksek malzemeler

olmaları dolayısıyla plastik atıklar yakma tesislerinde uumlretilen enerjiye oldukccedila

buumlyuumlk katkı sağlar [Aguado Serrano 1999]

34 OTOMOTİVDE PLASTİK KULLANIMI

Otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila kullanılan plastik aracın birccedilok boumlluumlmuumlnde karşımıza

ccedilıkmaktadır

341 Goumlvde

Araccedil goumlvdesinde yatay dikey panellerin ve kapakların farklı fiziksel taleplerini

yansıtan birccedilok ccedileşit plastik formuumllasyonu kullanılmaktadır Plastiklerin araccedil iccedilinde

kullanıldığı alanlar şu şekildedir

Yatay panellerde PP ABS PPE PPPS karışımları ASAABS karışımları PCPBT

karışımları PSUPP karışımları SMC BMC PUR

Dikey panellerde PE PP PET PPEPA karışımları TPO SMC UP

Kaplamalar iccedilin SMC PUR PPEPA karışımları PCPBT karışımları PCABS

karışımları kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

342 Cam

Plastik cam sistemleri birccedilok otomobil uumlreticisi ve tedarikccedilisi tarafından

geliştirilmektedir Kaplanmış PC en ccedilok tercih edilen malzemedir ancak PAI PMMA

veya PMMI gibi diğer plastikler de yakın gelecekte kullanılmak uumlzere test

edilmektedir PCrsquonin oumlncelikli olarak yan camlarda kullanılması oumlngoumlruumllmektedir oumln

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

24

camlarda kullanılması yakın gelecekte olası değildir Termoplastik malzemelerin

otomotiv camları iccedilin başarısı ve devamlılığı şeffaf aşınmaya ve UV ışınlarına

dayanıklı kaplamaların geliştirilmesine bağlıdır [Maxwell 1994]

343 İccedil Tasarım

Ekonomik geri doumlnuumlşuumlm iccedilin goumlsterge paneli de dahil olmak uumlzere iccedil donanımlar

araccediltan kolayca ccedilıkarılabilir olmalıdır Bunun dışında estetik beklentiler ve gerekliler

de bulunmaktadır İccedil mekanlar uzman uumlreticiler tarafından komple bir moduumll olarak

tasarlanma eğilimindedir PVC hala birccedilok modelde kullanılmaktadır ancak

kullanımının kademeli olarak azalması beklenmektedir Kapı kalıplarında kapı

astarları iccedilin birccedilok ccedileşit plastik kullanılabilmektedir ancak bunun yerine doğal

elyafları takviye olarak kullanma eğilimi yaygınlaşmaktadır [Maxwell 1994]

344 Motor Parccedilaları

Kaporta altındaki birccedilok parccedila iccedilin plastik tercih edilmektedir Kullanılan ana plastik

poliamiddir ve PA tuumlruuml olarak PA 6 ve PA 66 kullanımı da oldukccedila yaygınır Ccedilok

yuumlksek sıcaklık uygulamaları iccedilin de PA 46 kullanılmaktadır [Maxwell 1994]

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

25

BOumlLUumlM 4

OTOMOTİV SEKTOumlRUumlNDE HAFİF MALZEME KULLANIMI

Araccedil tasarımında guumlccedil emniyet ve konfor ihtiyaccedillarının sağlanması sonucunda araccedil

ağırlığı artmaktadır Oumlrneğin ihtiyaccedilların artmasıyla ortaya ccedilıkan hava yastıkları

klima buumlyuumlyen araccedil ebatları vb durumlarda araca fazladan eklenen veya olanı

değiştirme yoluyla yapılan iyileştirmeler kimi zaman ağırlık artışına sebep

olmaktadır [Zeytin 1999]

Bunların sonucunda da araccedil ağırlığını azaltmak bir ihtiyaccedil haline gelmiştir Hafif

goumlvdeli taşıtlarda 40 seviyelerine hafifletmeler yapılabilmektedir Bu da en genel

anlamda enerji tasarrufu ve emisyonların azaltılması anlamına gelmektedir Taşıt

hafifletmenin birccedilok getirisi vardır Yakıt tasarrufu sağlamak karbondioksit

emisyonunu azaltmak maliyet minimizasyonu sağlamak ya da ivmelenme

performansını artırmak taşıt hafifletmenin getirilerinden bazılarıdır [Kartal 2014]

Uzmanlar bir aracın enerji tuumlketimini ve emisyonlarını azaltmak iccedilin en basit ve en

duumlşuumlk maliyetli youmlntemin aracın ağırlığını azaltmak olduğunu soumlylemektedir Araccedil

ağırlığındaki 10luk bir hafifletmenin 5 ila 7 oranında yakıt azalması sağladığı

oumlngoumlruumllmektedir Otomotiv enduumlstrisinde hafif malzemelerin kullanılması bu sebeple

bir gerekliliktir [Szeteiovagrave 2010]

41 HAFİF MALZEME KULLANIMININ YAKIT TUumlKETİMİNE ETKİSİ

Araccedil ağırlığı azaltıldığında verimlilik artarak ulaşım iccedilin harcanan enerji tuumlketimini

etkiler Yakıttaki enerjinin 85inden fazlası aktarma organlarında ısıl ve mekanik

verimsizlik nedeniyle tuumlketilirken [Pinkus Wilcock 1978] kalan enerjinin 12ndash15i

ileri harekete dayanan ccedilekme kuvvetlerini absorbe etmek iccedilin harcanır [Cheah 2010]

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

26

Hafifleyen aracın yokuş ccedilıkması iccedilin gerekli enerji azaldığı iccedilin araccedil daha kolay

hızlanabilmektedir Bu sayede de fren kullanımı minimize edildiği iccedilin fren

suumlrtuumlnmeleri dolayısıyla kaybolan enerji miktarı azaltılır Enerji korunumu arttıkccedila

yakıt ekonomisinde de iyileşmeler goumlruumlluumlr yani yakıt tuumlketimi azalır Hafifletme

sayesinde aynı performans ve akselerasyon seviyesini sağlayacak daha kuumlccediluumlk motor

kullanılabilir duruma gelmektedir Kuumlccediluumlk boyutlardaki motorlar yuumlksek ortalama

verimle ccedilalışmaya daha yatkındır Bu da aynı yakıt miktarıyla daha uzun menzil ve

daha buumlyuumlk guumlccedil ortaya ccedilıkarır Bu sayede yakıt tuumlketimi azaltılır [Kartal 2014]

Yapılan bir ccedilalışmada boş ağırlığı ve yakıt tuumlketimi verilerini araccedil performansını

normalleştirmek iccedilin bir teknikle birleştiren bir model yardımıyla araccedil ağırlığındaki

10luk bir duumlşuumlşuumln otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde 56 ve hafif kamyonlar iccedilin

yakıt tuumlketiminde 63 azalma sağladığı sonucuna ulaşılmıştır [Cheah 2010]

Diğer ccedilalışmalarda daha karmaşık modeller kullanılmıştır Motor orijinal aracın

performans oumlzelliklerini koruyarak yeniden boyutlandırıldığında araccedil ağırlığında

10luk bir azalma iccedilin yakıt ekonomisinde 68lik bir iyileşme olduğunu [Casadei

Broda 2007] Farklı bir ayrıntılı modelleme tekniği kullanılarak yapılan benzetim

ccedilalışmasında ağırlıkccedila 10luk bir azalmanın otomobiller iccedilin yakıt tuumlketiminde

69 ve hafif kamyonlar iccedilin yakıt tuumlketiminde 76 azalma sağladığını goumlstermektedir

[Bandivadekar vd 2008]

Elektrikli araccedil ve hibrit elektrikli araccedilların (HEA) gelişimi iccedilin bataryaların gelişmesi

oldukccedila oumlnemlidir Guumlnuumlmuumlzde yer alan elektrikli taşıtların en buumlyuumlk sorunu batarya

ağırlığı ve buna bağlı olarak da taşıtların gidebildiği maksimum mesafedir Bataryalar

uumlzerinde yapılan ccedilalışmalarla şarj suumlrelerinin kısaltılması şarjın daha uzun suumlrekli

korunabilmesinin yanında hafifletme de petrol kullanmayan taşıtların pazar payını

artırabilmektedir [Kartal 2014]

Hafifletmenin emisyonlar uumlzerinde de oldukccedila oumlnemli katkıları vardır Duumlnyadaki

karbondioksit oranının 20rsquosi otomobil kullanımından kaynaklanmaktadır Bu oran

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

27

guumln geccediltikccedile artmaktadır Bu durum goumlz oumlnuumlne alındığında gelecek yıllarda

emisyonların yasalarla daha katı şekilde kontrol edilmesi tahmin edilmektedir Bunlar

değerlendirildiğinde tasarımcılar adına emisyonların azaltılması oldukccedila oumlnemli bir

hale gelmektedir Emisyonları azaltmak iccedilin yapılan ccedilalışmalar emisyon değerlerinde

oumlnemli duumlşuumlşler sağlayabilmektedir Oumlrneğin taşıtlarda yuumlksek dayanımlı ccedilelik

kullanımı ile kazanımlar elde etmek muumlmkuumlnduumlr Ccedileliklerle yapılan uumlretimi ile bir

taşıtın oumlmruuml boyunca ccedilevreye bıraktığı CO2 miktarında yaklaşık 2800 kgrsquolık bir

azaltma sağlanabilmektedir Bu kazanımların 460 kgrsquolık boumlluumlmuuml malzemelerin uumlretimi

sırasında sağlanırken geri kalan 2340 kgrsquolık boumlluumlmuuml ise taşıtların kullanılması

sırasında sağlanmaktadır [Kartal 2014]

42 HAFİFLETME YOumlNTEMLERİ

Otomotivde hafifletme işlemi birccedilok youmlntem kullanılarak yapılabilmektedir

421 Hafifletmede Aluumlminyum Kullanımı

Otomobillerde hafif metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte aluumlminyum da

otomotiv sanayine girmiştir Bu gelişmeler sonucunda son zamanlarda ortalama bir

arabada birccedilok ccedileşit aluumlminyum parccedilalar kullanılır hale gelmiştir Oumlrneğin doumlkuumlm

youmlntemiyle aluumlminyumdan imal edilmiş silindir kafaları dişli kutusu goumlvdeleri

jantlar ekstruumlzyon youmlntemiyle aluumlminyumdan uumlretilmiş radyatoumlrler koltuk kızakları

darbe ccedilubukları vb aluumlminyumdan uumlretilmiş parccedilalar aracın toplam ağırlığının

yaklaşık 6rsquosına denk gelmektedir Aluumlminyum ağırlık azaltılmasında oldukccedila

kullanılmaktadır Ccediluumlnkuuml aluumlminyum sayesinde emniyet ve konfordan oumlduumln verilmeden

taşıt ağırlığında hafifletme yapılabilmektedir Ccedilelik ve bakırın yerine aluumlminyum

tercih edilmesinin bir nedeni de aluumlminyumun yoğunluğunun diğerlerinin uumlccedilte biri

kadar olmasıdır Diğer malzemelere goumlre hafif bir malzeme oluşu aluumlminyumun

kullanılmasının başlıca nedenlerindendir Hafif olmasına rağmen dayanımının yuumlksek

olması taşıtlarda sıkccedila kullanımının temel sebeplerindendir [European Aluminium

Association 2012 FKA 2004]

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

28

Aluumlminyum kullanarak ortalama (1400 kg) bir araccedilta yaklaşık 300 kg ağırlık tasarrufu

sağlamak muumlmkuumlnduumlr Yani aluumlminyum kullanımıyla orta buumlyuumlkluumlkte bir araccedilta

20rsquoye yakın azalma sağlamak muumlmkuumlnduumlr [Hirsch 1999]

Aluumlminyum aynı zamanda geri doumlnuumlşuumlme elverişli bir malzeme olması dolayısıyla da

kullanıma uygundur Aluumlminyumun kalitesi bozulmadan geri doumlnuumlşuumlmuuml

sağlanabilmektedir Bu yuumlzden aluumlminyumun hurda değeri de oldukccedila yuumlksektir

Otomobillerde kullanılan aluumlminyumun 95rsquoi hurda aluumlminyumdan geri doumlnuumlşuumlm

yoluyla imal edilebilmektedir [Schultz 1998]

Aluumlminyum 27 gcm3 luumlk yoğunluğu ile performans ve emniyetten oumlduumln vermeden

300 kgrsquoa kadar ağırlık tasarrufu sağlayan malzemedir Aluumlminyumun aynı kalınlıkta

ccedileliğin yerine kullanılabildiği durumlarda 65rsquoe yakın değerlerde hafifletme

sağlanabilmektedir Ancak bu durum her zaman geccedilerli değildir ccediluumlnkuuml aluumlminyumun

ccedilelik ile aynı mukavemet değerlerine sahip olması beklendiği durumlarda daha kalın

aluumlminyum kullanılması gerekmektedir Yapısal uygulamalarda en ccedilok karşılaşılan

oran 15rsquotur Oumlrneğin 12 mm kalınlığındaki ccedilelik parccedila yerine 18 mm kalınlığında

aluumlminyum kullanılabilmektedir Bu şekilde ağırlık tasarrufu 50 olmaktadır

[European Aluminium Association 2012 FKA 2004]

Otomobillerdeki yapının kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi kullanılan

malzemenin mekanik oumlzellikleri dizayn ve montaj şekilleri ile belirlenmektedir

Yapılan ccedilok sayıda ccedilarpışma testi enerji yutma oumlzelliklerinin aluumlminyum kullanımı ile

optimize edilebildiğini goumlstermektedir Bu nedenle aluumlminyum oumln darbe sistemlerinde

kullanım iccedilin idealdir [Zeytin 2000]

Sonuccedil olarak aluumlminyum parccedilaların kullanılmasının en oumlnemli nedenleri şoumlyle

sıralanabilir

bull Estetik ve guumlzel bir tasarım oluşturma imkanı

bull Isıyı iyi iletmesi

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

29

bull Korozyon dayanımının yuumlksek oluşu

bull Hafif oluşu

bull Elektriği iyi iletmesi

Aşağıda aluumlminyum ve ccedilelikten yapılmış olan birer adet otobuumlsuumln karşılaştırması

uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma oumlrneği yer almaktadır Ccedilizelge 41rsquode referans alınmış

bir taşıtın yakıt tipi yolcu kapasitesi toplam uzunluğu vb oumlzellikleri yer almaktadır

Ccedilizelge 41 Referans ccedilelik taşıtın oumlzellikleri [Oumlzcoumlmert 2006]

Otobuumls Tipi Şehir İccedili

Yakıt Tipi Dizel

Yolcu Kapasitesi 44

Projeksiyon Alanı 78 m2

Şasi Ashok Leyland Viking

Toplam Uzunluk 10590 mm

Toplam Ağırlık 11500 kg

Aşağıda ise goumlvde yapısı ve diğer yapısal komponentlerin aluumlminyum ve ccedilelik

goumlvdeler iccedilin ağırlık karşılaştırmaları uumlzerine yapılmış bir ccedilalışma bulunmaktadır

Ccedilizelge 42rsquode referans taşıtın ccedilelik ve aluumlminyum kullanımındaki ağırlık farklılıkları

bulunmaktadır

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

30

Ccedilizelge 42 Ccedilelik ve aluumlminyum otobuumlslerin ağırlık kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Goumlvde Sistemler Ccedilelik Otobuumls (kg) Aluumlminyum (kg)

Uumlst Yapılar 2400 1396

Goumlvde Panelleri 700 378

Diğer Komponentler 960 518

Toplam Goumlvde Ağırlığı 4060 2192

Toplam Taşıt Ağırlığı 11500 9632

Ortaya koyulan veriler analiz edilip yorumlandığında taşıtın ağırlığında yaklaşık 46

oranında azaltma sağlandığı ortaya ccedilıkmaktadır Ccedilizelge 43rsquode ccedilelik ve aluumlminyum

kullanımında aracın enerji tuumlketimi kıyaslaması bulunmaktadır

Ccedilizelge 43 Aluumlminyum ve ccedilelik otobuumlslerin oumlmuumlr boyu enerji tuumlketiminin

kıyaslaması [Oumlzcoumlmert 2006]

Taşıt Tipi Ccedilelik Otobuumls Aluumlminyum Otobuumls

Ortalama Oumlmuumlr (km) 6000000 6000000

Gerekli Enerji (MJkm) 1212 1017

Oumlmuumlr Boyu Gerekli

Enerji(MJ)

7272000 6102000

Yakıt Ekonomisi(kml) 313 357

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tuumlketimi(l)

191693 168067

Oumlmuumlr Boyu Yakıt

Tasarrufu

- 23626

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

31

422 Hafifletmede Ccedilelik Kullanımı

Ccedilelik enduumlstrisinde her geccedilen guumln ilerleme ve gelişme iccedilerisindedir Otomotiv

sektoumlruumlnde araccedil ağırlığını azaltarak yakıt tasarrufu sağlamak iccedilin plastik aluumlminyum

kullanımı vb yollara başvurulmaktadır Ancak ccedilelik hala otomotiv sektoumlruumlnde oumlnem

arz eden bir yapı malzemesidir Aynı zamanda araccedil hafifletmeye ccedilalışılırken emniyette

herhangi bir duumlşuumlş olması istenmemektedir [Arıkan Başman 2001]

Ccedilelik enduumlstrisindeki gelişmeler sayesinde araccedil ağırlığını azaltmak bununla birlikte

maliyeti duumlşuumlrmek ve emniyeti sağlamak amaccedillanmaktadır Bu hedefleri

gerccedilekleştirmek iccedilin uumlccedil ana hedef belirlenmiştir

bull Yeni ccedilelik uumlruumlnler geliştirme

bull Ccedilelik doumlnuumlşuumlm suumlreccedillerini iyileştirme

bull En uygun parccedilaların tasarımını geliştirmeye ccedilalışma [Arıkan Başman 2001]

423 Hafifletmede Plastik Kullanımı

Guumlnuumlmuumlzde plastikler mukavemeti korozyon dayanımı tokluğu tasarım esnekliği ve

duumlşuumlk maliyeti ile yuumlksek performansı sağlamanın dışında genelde arabaları daha ccedilok

enerji verimli hale getirmek ve aracın ağırlığını azaltmak iccedilin de kullanılmaktadır

Ortalama bir araccedilta 1163 kg demir ve ccedileliğe kıyasla yaklaşık 150 kg plastik ve plastik

kompozit kullanılır ndash bu da bir otomobilin toplam ağırlığının 10-15i anlamına

gelmektedir [Szeteiovagrave 2010]

Otomotiv enduumlstrisinde yaklaşık 68i temsil eden demir metaller ve alaşımlardan

(doumlkme demir ccedilelik nikel) sonra ikinci olarak en yaygın otomotiv malzemesi ccedilok

ccedileşitli uygulamalarda işlenmiş polimer kompozitler ve plastiklerdir Araccedilların plastik

iccedilerikleri guumlvenlik alt sistemleri kapı ve koltuk donanımları dahil olmak uumlzere tuumlm iccedil

bileşenlerin yaklaşık yarısını oluşturur [Szeteiovagrave 2010] Bu sebeple araccedillarda ccedileliğe

ve aluumlminyuma goumlre daha hafif olan plastik kullanımı araccedil ağırlığını azaltması

accedilısından oldukccedila oumlnemlidir

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

32

Ağırlık tasarrufu motor uumlreticisinin doğrudan ilgisini ccedilekmiyor Ancak yakıt

ekonomisi hem muumlşteriler hem de otomobil uumlreticileri iccedilin ilgi ccedilekicidir Direkt olarak

plastik kullanımı sayesinde olduğu kabul edilen otomobil ağırlık duumlşuumlşuumlnuumln 5

oranında yakıt tasarrufu sağladığı hesaplanmıştır Kuumlresel olarak bu kişi başına 15

milyon ton tasarruf anlamına gelebilir [Maxwell 1994]

Otomobillerde plastik kullanımına kaput altı boumllgesinde yakıt depolama ve temin

sistemlerinde iccedil doumlşemelerde oumln panellerde ccedilamurluklarda kanallarda tamponlarda

goumlstergelerde ve daha birccedilok yerde rastlanabilmektedir Plastiğin otomotiv sektoumlruumlnde

kullanılma nedenlerinden bazıları şunlardır

bull Ccedileliğe goumlre daha ucuz bir malzeme olması dolayısıyla araccedil uumlretim ve kullanım

maliyetini azaltır

bull Yuumlksek konfor taleplerini karşılayabilmektedir

bull Geri doumlnuumlşuumlmuuml kolay bir malzemedir

bull Ccedilelik aluumlminyum vb malzemelere goumlre daha hafiftir

bull Emniyet tasarım yakıt tasarrufu gibi taleplere uygundur [wwwpagevorg]

424 Hafifletmede Magnezyum Kullanımı

Magnezyumun otomotiv sektoumlruumlnde ağırlık azaltmak iccedilin kullanılmasının dışında

cazip olmasının bir diğer nedeni de kolay uumlretilebilir olmasıdır Bu avantajları

nedeniyle otomotiv sektoumlruumlnde sıkccedila magnezyum kullanımına rastlanmaktadır

Magnezyumun aluumlminyuma goumlre ısı kapasitesi daha duumlşuumlk olduğu iccedilin basınccedillı

doumlkuumlmde daha hızlı işlem yapılabilmektedir Eş değer başlangıccedil değerlerine sahip

olması ve parccedila boyutu sabit kalması şartı ile aluumlminyum ve ccedilinko ile kıyaslandığında

basınccedillı doumlkuumlm uumlruumlnuuml sayısı ccedilinko iccedilin 2 aluumlminyum iccedilin 5 magnezyum iccedilin ise

75 olmaktadır Otomotiv sektoumlruumlnde uumlretim hızının yuumlksek olması gerektiği

durumlarda aranan bir oumlzelliktir Aluumlminyumun mukavemet değerleri ile

kıyaslandığında duumlşuumlk mukavemet değerlerine sahiptir ancak kıyas yapılamayacak

duumlzeyde değildir Ek olarak saf magnezyumun korozyon direnci de oldukccedila yuumlksektir

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

33

Ayrıca ccedilelik ya da plastik kullanılarak uumlretilmesi istenen parccedila birkaccedil parccedilanın

bileşiminden dolayısıyla da ağırlığı artmış bir şekilde uumlretilebilirken bunun yerine tek

parccedila halinde ve daha hafif olarak uumlretilebilen magnezyum oldukccedila tercih

edilmektedir Buna oumlrnek olarak oumln panelin ccedilelik ve plastik teknolojisi ile uumlretimi

gerccedilekleştirildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parccediladan oluştuğu goumlzlemlenirken

magnezyum kullanılarak uumlretilen parccedilanın tek bir parccedila olduğu ve diğer duruma

goumlre ağırlığının yaklaşık yarıya duumlştuumlğuuml goumlzlemlenmiştir [Kaya vd 2002]

Magnezyumun yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olduğu iccedilin otomotivde bu alanlarda

sıkccedila karşımıza ccedilıkmaktadır Oumlrneğin dişli kutuları emme manifoltları karterler

yağ pompası vb gibi yuumlksek sıcaklığa dayanıklı olması beklenen parccedilaların

uumlretimi iccedilin Mg alaşımları kullanılabilmektedir [Barth vd 2005]

Genel olarak değerlendirildiğinde malzeme fiyatı Mg iccedilin kendine yakın

malzemelerden 60 oranında daha fazladır Ancak daha kısa suumlrede daha ccedilok uumlruumln

uumlretebilme oumlzelliğine sahip olduğu iccedilin uumlretim kapasitesi bazında

değerlendirildiğinde fiyatları uygun diye nitelendirilebilmektedir [Kaya vd 2002]

425 Motorda Hafifletme

Motor ağırlığını azaltma işlemi daha oumlnce anlatıldığı gibi plastik aluumlminyum gibi hafif

malzeme kullanılarak yapılabildiği gibi yuumlksek guumlccedil ağırlık oranına sahip motorlarda

kuumlccediluumlltme yoluyla da yapılabilir Ancak bu iki youmlntem ayrı ayrı değil aynı anda

yapıldığında daha ccedilok verim sağlanabilmektedir Yani ileri duumlzey motor tasarımları ile

hafif malzeme kullanımını aynı anda gerccedilekleştirmek daha etkili bir youmlntemdir

Aşağıda 22 litrelik 4 silindirli ve turbo şarjlı bir benzinli motor iccedilin hafifletme

youmlntemiyle ortaya ccedilıkan sonuccedillar verilmiştir Motorun toplam ağırlığı 134 kilogramdır

[Jen ve Lu 2009]

Ccedilizelge 44rsquote farklı malzeme kullanımlarıyla araccedil ağırlığındaki azalma yuumlzdeleri yer

almaktadır

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

34

Ccedilizelge 44 Ağırlığı 134 kg olan motor iccedilin hafifletme değerleri [Jen ve Lu 2009]

Motor Bileşeni

Durum Ağırlığın Tuumlm

Motor İccedilindeki

Yuumlzdesel Oranı

Ağırlıktaki

Yuumlzdesel Azalma Alternatif

Ağırlık

(kg)

Denge Mili Var 447 33 33

Yok 2 0

Emme Manifoldu Doumlkme

Aluumlminyum 567 42 24

Plastik 248 19

Karter Doumlkme

Aluumlminyum 48 36 18

Preslenmiş

Ccedilelik 239 18

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

35

BOumlLUumlM 5

OTOMOTİV JANTLARI

Tekerlek jantı lastiğin takıldığı silindirik parccedilanın adıdır Bir tekerlek jant ve disk

plakası arasındaki kombinasyonun adıdır Disk plakası silindirin iccediline

yerleştirildiğinde bu tertibat bir tekerlek veya tekerlek jantı haline gelir

bull Tekerlek Tekerlek genellikle jant ve diskten oluşur

bull Jant Lastiğin takıldığı kısımdır Tekerleğin en dış radyal kısmıdır lastiği

yerleştirmek iccedilin kullanılır

bull Disk Bu dingil goumlbeğine sabitlendiği jantın bir parccedilasıdır Jant ve merkez

arasında arayuumlz goumlrevi goumlruumlr

bull Ofset Goumlbeğin cıvatalandığı tekerlek montaj yuumlzeyleri ile jantın merkez

ccedilizgisi arasındaki mesafedir

bull Flanş Flanş lastiğin her iki tarafını da tutan jantın bir parccedilasıdır İki jant flanşı

arasındaki doğrusal mesafeye jant genişliği denir [Yadav ve Hanamapure

2013]

Şekil 51rsquode bir otomobil jantının parccedilalarına ait goumlrsel verilmiştir

Şekil 51 Jant bileşenleri [wwwmaxionwheelscom]

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

36

İnsanların emniyetini sağlayan araccedil jantları taşıtlar iccedilin en kritik parccedilalardan biridir

Lastiğin takılıp dayandırıldığı lastikle aks sistemi arasına yerleştirilmiş yuumlk taşıyan

ve doumlnen parccedilaya jant denmektedir Emniyet parccedilaları araccedil uumlzerinde mal ve can

guumlvenliğini doğrudan etkileyen yasal yuumlkuumlmluumlluumlkleri olan parccedilalardır [Oytaccedil 2006]

Jant ve lastik aracın zemin ile arasındaki ilişkiyi sağlar Araccedillar hareket halindeyken

yuumlruumlyen aksamla alakalı oluşabilecek herhangi bir aksaklık sonucunda oumlnemli sorunlar

yaşanabilmektedir Bu sebeple yuumlksek kalite ile uumlretilmiş yuumlksek performansa sahip

jant kullanımının oumlnemi ortaya ccedilıkar [Wang ve ark 2010]

Jantın boyutu ve dizaynı ne şekilde olursa olsun her tuumlrluuml yol ve kullanım koşuluna

dayanıklı emniyetli uzun oumlmuumlrluuml aracın motor guumlcuumlnuuml ve performansını doğrudan

yansıtabiliyor olması dayanıklı ve sağlam olması accedilısından oumlnemlidir Bir jantın

dayanıklı ve sağlam olması birccedilok accedilıdan oumlnemlidir Jantların ccedilalıştığı yuumlk değişiklik

goumlsterebilmektedir Bunun sonucunda da zamanla jantlarında bazı boumllgeleri uumlzerinde

ccedilatlaklar oluşabilmektedir [Carvalho ve ark 2010]

51 CcedilELİK JANT

Bileşimde 2rsquoye kadar Karbon (C) bulunduran Demir-Karbon (Fe-C) alaşımına ccedilelik

denir Ccedilelikler iccedilerisinde bulunan karbon miktarına goumlre 025rsquoe kadar az karbon

bulundurduğu durumlarda az karbonlu 025-055 arası karbon bulundurduğunda

orta karbonlu ve 055 karbon uumlzeri karbon bulundurduğunda ise yuumlksek karbonlu

ccedilelik denir [Kaya 2010]

Kimyasal bileşiminde karbondan başka farklı oranlarda diğer alaşım elementleri ve

saf olmayan (empuumlrite) elementler de bulunur Ccedilelik iccedilerdiği elementlerin kimyasal

bileşimine goumlre farklı oumlzellikler goumlsterebilmektedir Farklı oranlarda alaşım

elementleri katılabileceği gibi ccedileşitli işlemler yapılarak (ıslah normalizasyon vs)

ccedileliğin iccedilyapısı da kontrol edilerek kullanım amacına goumlre farklı oumlzelliklerde ccedilelik

uumlretilebilir [Kınıkoğlu 2001 Onaran 2006]

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

37

Jantlar jant ccedileliklerinden soğuk şekillendirmeye uygun olarak imal edilmektedir

İmalat sırasında bu malzemeler soğuk şekillendirmenin dışında kaynaklı birleştirme

işlemine de girmektedir Ayrıca imalat sonrası koruma amaccedillı kataforez ve boyama

işleminden sonra fırında kurutma işlemi de gerccedilekleştirilmektedir Ek olarak servis

şartlarında jantlar statik ve dinamik yuumlkler etkisi altında kalmaktadır [Kazdal 2007]

Yapısında ccedilelik bulunduran bir jant goumlrseli Şekil 51rsquode yer almaktadır

Şekil 52 15rdquo Ccedilelik jant [wwwoto724com]

52 ALUumlMİNYUM ALAŞIMLI JANT

Guumlnuumlmuumlzde aluumlminyum alaşımlı jantların sıkccedila tercih edilmelerinin sebebi olarak bu

jantların hafif olmaları yuumlksek dayanımağırlık oranı yorulma direnccedillerinin ve

tokluklarının yuumlksek olması sayılabilir Aluumlminyum alaşımlı jantlar en alccedilak basınccedillı

doumlkuumlm youmlntemi ile uumlretilmektedir Buumltuumln bu mekanik oumlzellikleri ve uumlretilebilirliği goumlz

oumlnuumlnde bulundurulduğunda aluumlminyum alaşımları otomotiv uzay ve havacılık

sektoumlrlerinde oldukccedila sık karşımıza ccedilıkmaktadır Aluumlminyum alaşımlı jantlar bu

sayılan mekanik ve uumlretilebilirlik oumlzelliklerinin dışında uumlretim youmlntemi karmaşık

şekillerin elde edilmesi iccedilin uygundur [Kara vd 2017] Şekil 52rsquode aluumlminyum

alaşımlı jant goumlrseli bulunmaktadır

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

38

Şekil 53 18 Aluumlminyum alaşım jant [wwwfordaksesuarcom]

Ağırlık azaltma konusunda aluumlminyum kullanılarak yapılan bir ccedilalışmada ağırlıkta 3

azalma sağlanmış toplamda stepne de dahil edildiği taktirde bir araccedil iccedilin 1 kg ağırlık

avantajı oumlngoumlruumllmuumlştuumlr [Jape ve Jadhav 2016] Aluumlminyum jant malzemenin mekanik

oumlzellikleri Ccedilizelge 51rsquode goumlsterilmiştir

Ccedilizelge 51 Aluumlminyum jant malzeme mekanik oumlzellikleri

Elastisite Moduumlluuml 70 GPa

Poisson Oranı 030

Akma Gerilmesi 165 MPa

Maksimum Kopma Gerilmesi 235 MPa

Sertleşme Gerinimi Uumlsteli 0545

Yoğunluğu 2700 kgm3

53 DİĞER JANTLAR

Magnezyum alaşımlı jant aluumlminyumdan yaklaşık 30 daha hafiftir ve boyut dengesi

ve darbe dayanımı bakımından oldukccedila iyidir Ancak kullanımı yarışlar ile

sınırlandırılmıştır Bunun sebebi aluumlminyum ile karşılaştırıldığında korozyon

direncinin duumlşuumlk olması ve yuumlksek mukavemet oumlzellikleri gerektirmesidir Son

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

39

zamanlarda doumlkuumlm ve doumlvme teknolojisinin geliştirilmesiyle ve magnezyumun

korozyon direncinin artırılmasıyla daha sık kullanabileceği duumlşuumlnuumllmektedir

Titanyum alaşımlı jant korozyon direnci ve mukavemeti aluumlminyuma kıyasla

(yaklaşık 25 kat) daha iyi bir metaldir ancak makine işleme tasarım ve yuumlksek

maliyet nedeniyle kullanım oranı duumlşuumlktuumlr Yarış alanında bir miktar kullanım

olmasına rağmen hala gelişim aşamasındadır [Narayana vd 2014]

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

40

BOumlLUumlM 6

DENEYSEL CcedilALIŞMA

61 JANT TASARIMI VE İMALATI

611 CAD Tasarımı ve Statik Analiz

Bu aşamada jantın bilgisayar ortamında tasarımı ve statik analizleri anlatılmıştır

Tasarım iccedilin SolidWorks 2019 analiz iccedilin ise NASTRAN 2019 kullanılmıştır Jant

iccedilin oumlgoumlruumllen tasarım girdileri 55Jx14 HH2+ referans alınarak oluşturulmuştur Şekil

61rsquode Solidworks uumlzerinde hazırlanan jant tasarımı goumlruumllmektedir

Şekil 61 Solidworks jant tasarımı

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

41

Analiz girdileri iccedilin belirlenen araccedil ağırlığı

Ortalama Araccedil Ağırlığı 800 KG

Toplam Yolcu Ağırlığı 70 x 4 = 280 KG

TOPLAM = 800 + 280 = 1080 KG

1080 KG x 981 = 105948 N

Lastik Başına Duumlşen Kuvvet = 105948 4 = 26487 N

2650N kuvvet altında yapılan statik analiz iccedilin jant goumlbeğinden sabitlenmiştir Bijonlar

iccedilin oluşturulan delikler yardımıyla sabitlenen janta lastik topuk boumllgesinden yatay

kuvvet uygulanmıştır Jant sabitleme modeli Şekil 62 ve Şekil 63rsquote goumlsterilmiştir

Şekil 62 Jant sabitleme noktaları

Şekil 63 Sabitleme sonucu janttaki iccedil gerilmeler

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

42

Lfh89d0n2 yapısı uumlzerinde Autodesk Nastran Suumlruumlm 1320168 sonlu eleman ccediloumlzuumlcuuml

kullanılarak doğrusal statik analiz yapılmıştır Sonlu elemanlar modeli esas olarak

elemanlar iccedilermekte ve 350586 derece serbestlikten oluşmaktadır 1 yuumlkleme koşulu

analiz edilmiştir Maksimum deplasman 7047E-02 mm maksimum von mises stresi

08881 MPa bulunmuştur Sonuccedillar Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 61 Maksimum minimum asal gerilme

Minimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Asal

Gerilme

(MPa)

Oumlzellik

Grubu

Maksimum

Von Mises

Stresi

(MPa)

Miktar -05332 1135 08881

Ccedilizelge 62 Hata tablosu

Hata Ccediloumlzuumlm Hatası Oumllccediluuml Kabuk Oumlğesi Bağıl

Gerilme Hatası

Katı Element Bağıl

Gerilme Hatası

Sonuccedil 1576E-09 na 9764E-0

Jant sabitleme işleminden sonra uygulanan kuvvet ile jantın goumlsterdiği dayanım

Ccedilizelge 61 ve 62rsquode verilirken NASTRAN tarafından oluşturulan goumlrseller Şekil

64rsquode kesme gerilmesi Şekil 65rsquode toplam yer değiştirme Şekil 66rsquoda malzemenin

elastik şekil değiştirme miktarı goumlsterilmiştir

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

43

Şekil 64 Kesme gerilmesi

Lastiğin janta baskı uyguladığı noktalara 10004=250 2502=125 kg uygulanması

sonucu toplam yer değiştirme kritik seviyeleri aşmamış ve jantın yuumlk altında lastik

topuklarını baskısı ile esnememesi beklenmiştir Şekil 65rsquote analiz sonuccedilları

paylaşılmıştır

Şekil 65 Toplam yer değiştirme

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

44

Test sonucunda malzemenin plastik şekil değiştirmeye uğramadığı elastik şekil

değiştirmenin kritik seviyenin altında olduğu analiz ile incelenmiştir Analiz sonucu

Şekil 66rsquoda goumlsterilmiştir

Şekil 66 Malzemenin elastik şekil değiştirme miktarı

612 Kalıp Tasarımı

Poliamid malzemenin doumlkuumlm sonrası 10-15 ccedilekmesi hesaba katılarak 14rdquo+ccedilekme

payı şeklinde kalıp ccedilapı hesaplanmıştır Yine yuumlkseklik de 14rdquox55 jant yuumlksekliğine

goumlre tolerans eklenerek belirlenmiştir Bu aşamada maliyet sebebiyle aluumlminyum

yerine sac levha kullanılmıştır Kalıp tasarımı aşamasında ccedilekilmiş bir goumlrsel Şekil

67rsquode yer almaktadır

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

45

Şekil 67 Kalıp tasarımı

613 Doumlkuumlm İşlemi

Ccedilalışma kapsamında oumlzel tasarım doumlkuumlm makinesi ile monomerden polimer uumlretimi

yapılmıştır Uumlretime karışımların hazırlanması ile başlanmıştır Karışım hammadde

aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik iyileşticinin doumlkuumlm kazanında biraraya getirilmesi ile

oluşturulmuştur 1 Kazana hammadde aktivatoumlr ve mekanik iyileştirici 2 Kazana

hammadde ve katalizoumlr eklenmiştir Kazan sıcaklığı 135-140 degCrsquoye getirilmiştir

Karışım 160-165 degCrsquode kalıba doumlkuumllmuumlştuumlr Daha sonra 50-55 dakika fırında

bekletilmiştir Bir guumln oda koşullarında dinlendirilen malzeme hazır hale gelir Şekil

68rsquode doumlkuumlm fırını yer almaktadır

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

46

Şekil 68 Doumlkuumlm fırını

Malzeme kalıptan soumlkuumllduumlkten sonra 24 saat oda koşullarında bekletilmiştir

Malzemenin 15 ccedilekmesi ile yarı mamuumll boyutları 14rdquo jant iccedilin (390mm ccedilap)

kullanılabilir boyutta uumlretilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin oumlzguumll ağırlığı 112-114 iken bu ccedilalışma

kapsamında yapılan işlemler ile guumlccedillendirilen poliamidin oumlzguumll ağırlığı 115 darbe

dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken 10465 kJm2 olmuştur Otomobillerde yaygın

olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile

oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant iccedilin toplamda

yaklaşık olarak 10 kg araccedil hafifletme işlemi yapılmıştır

614 Talaşlı İmalat

Muumlhendislik plastikleri sadece yuumlksek teknoloji alanlarında değil buna ek olarak spor

eğlence alanları mobilya inşaat tesisleri otomotiv elektronik ev aletleri ve daha

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

47

yuumlksek direnccedil ve ısı gerektiren alanlar gibi guumlnluumlk yaşamda da kullanılmaktadır Tuumlm

plastikler farklı fiziksel oumlzelliklere sahiptir Bu da işlem sırasında oumlnlem alınmasını

gerektirir Isıya bağlı olarak plastiklerin termal oumlzellikleri (ısı iletkenliği genleşme

katsayısı vb) ve bazı mekanik oumlzellikleri (sertlik vb) mekanik işleme iccedilin oumlnemlidir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin talaşlı imalatında torna ve freze CNC makineleri

kullanılmıştır CNC frezede malzemenin fikstuumlr ile bağlanması Şekil 69rsquoda

goumlsterilmiştir

Şekil 69 CNC Frezeye malzemenin fikstuumlr ile bağlanması

615 Balans

CNC Tornada oluşmuş olası salgılara karşı araca balans uygulaması yapılmıştır

Balans makinesi Şekil 610rsquoda goumlsterilmiştir

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

48

Şekil 610 Balans makinesi

62 MEKANİK DENEYLER

Malzemenin mekanik davranışlarının tespit edilmesi iccedilin yapılan deneylerdir

621 Darbe Deneyi

Darbe deneyi gevrek kırılmaya neden olabilecek şartlar altında ccedilalışan malzemelerin

mekanik oumlzelliklerinin saptanmasında kullanılır Deneyde numunenin dinamik

zorlama altında kırılması iccedilin gereken enerji belirlenir Bulunan değer malzemenin

darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır Darbe dayanımında kullanılan

test standartı DIN EN ISO 179-11eArsquodır Darbe deneyi Gazi Uumlniversitesi Teknoloji

Fakuumlltesirsquonde yapılmıştır Darbe deney cihazı Şekil 611rsquode goumlsterilmiştir

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

49

Şekil 611 Darbe deney cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir Şekil

612 lsquode goumlsterilen numuneler DIN EN ISO 527-1 standartına uygun olarak CNC freze

ile işlenerek hazırlanmıştır

Şekil 612 Darbe ve ccedilekme deneyi numuneleri

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

50

622 Ccedilekme Deneyi

Plastik malzemelerin mekanik mukavemetini goumlstermesi accedilısından ccedilekme testleri

oldukccedila oumlnemlidir Bu testlerle plastiğin esnekliği akma dayanımı ccedilekme dayanımı

kopma dayanımı ve uzama miktarı hakkında bilgi sahibi olunmuştur Ccedilekme

testlerinde kullanılan test standartı DIN EN ISO 527-1rsquodır Ccedilekme testi Şekil 612rsquode

goumlrseli bulunan cihaz ile yapılmıştır

Şekil 613 Ccedilekme deneyi cihazı

Test cihazına uygun numuneler CNC Freze ile işlenerek cihaza yerleştirilmiştir

Cihazın malzeme koptuğu andaki elde ettiği enerji ile ortaya ccedilıkan değer referans

alınmıştır

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

51

623 Dinamik Yorulma Testi

Test cihazı yuumlkluuml lastikten daha geniş duumlz bir yuumlzeye sahip tahrikli doumlner tamburdan

oluşur Tambur ekseni test tekerleğinin eksenine paraleldir Test tekerleği ve lastiği

tambur yuumlzeyine normal olarak ve test tekerleğinin merkezi ile tamburun radyal

ccedilizgisine goumlre yuumlkleme sağlar Bu test tekerleğin bir yoldaki yuvarlanma hareketini

doumlnen bir tamburla temas ettirerek simuumlle eder Bununla tekerlek kamburunu yapmak

ve eğriltmek virajlarda olduğu gibi ekstra bir eksenel yuumlk oluşturmak iccedilin de

buumlkuumllebilir

Belirli bir ccedilalışma suumlresinden sonra tekerlek olası ccedilatlaklara karşı denetlenir Test

numunesi pozisyon uzunluk tip ve ccedilatlak sayısına goumlre değerlendirilebilir Genel

olarak başarısızlık ccedilatlaklardan aşamalı hava kaybı sonucu meydana gelir Diğer tipik

kırıklar boumllgesi havalandırma deliklerinde ve saplama deliklerinde ortaya ccedilıkar

Guumlvenlikle ilgili bir bileşen olarak tekerlek araccedilların tuumlm oumlmruuml boyunca işlev

guumlvenilirliğini yerine getirmelidir

Her testin amacı tekerleğin karşılaşacağı ortak yuumlkleri simuumlle etmektir Ccedilatlaklar

oluşmadan oumlnce tekerleğin dayanacağı yuumlk ccedilevrimi sayısı veya tekerlek tamamen

başarısız olursa sonraki kullanımda guumlvenilirliği hakkında bilgiler sağlar [Yadav

Hanamapure 2013] Testin yapıldığı cihaz Şekil 613rsquode goumlruumllmektedir

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

52

Şekil 614 Dinamik yorulma test cihazı

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin dinamik yorulma test parametreleri Ccedilizelge 63rsquode

verilmiştir

Ccedilizelge 63 Dinamik yorulma parametreleri

Jant oumllccediluumlsuuml 55Jx14rdquo

Radyal yuumlk 98504 N

Devir sayısı 15250 Devir

Hava basıncı 28 PSi

Lastik oumllccediluumlsuuml 17570R14

Saplama sıkma torku 84 Nm

Test hızı-Alınan yol

50 kmh ndash 50 km yol

60 kmh ndash 50 km yol

70 kmh ndash 50 km yol

Jantın test makinesine bağlanabilmesi iccedilin oumlzel flanş tasarlanmıştır Bu flanş ile jant

makineye belirtilen torkta monte edilmiştir Otomasyon uumlzerinden Ccedilizelge 63rsquote

verilen değerler tanımlanmıştır

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

53

624 Sertlik Oumllccedilme Testi

İmal edilen malzemenin sertliği shore sclereskobu youmlntemi ile oumllccediluumllmuumlştuumlr Bu

youmlntemde sertlik elmas uccedillu bir ccedilekiccedil cam boru iccedilerisinden parccedila uumlzerine bırakılıp

ccedilekicin zıplama boyuna goumlre hesaplanır

Testlerde Shore-D youmlntemi kullanılmıştır Bu youmlntem polyester ABS naylon

poliuumlretan poliamid kevlar akril ahşap ve polistren gibi daha rijit malzemelerin

sertliğinin oumllccediluumllmesinde kullanılmaktadır Şekil 614rsquode sertlik oumllccediluumlm cihazı

goumlruumllmektedir

Şekil 615 Sertlik oumllccediluumlm cihazı

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

54

BOumlLUumlM 7

DENEY SONUCcedilLARI VE TARTIŞMA

Tasarımı ve imali yapılan jant malzemesi bazı testlere tabi tutulmuştur Jant ile birlikte

doumlkuumllen test numuneleri mekanik testlerden geccedilirilmiştir

Test nuumlmunesi darbe test cihazında test edilmiştir Malzemenin darbe direnci

belirlenmiştir Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi Ccedilizelge 71rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 71 Doumlkuumlm poliamid jant darbe testi verisi

Test nuumlmunesi ccedilekme testine tabi tutularak malzemenin elastiklik moduumlluuml akma

dayanımı ccedilekme dayanımı kopma dayanımı ve uzama miktarı belirlenmiştir Test

sonucu elde edilen veriler Ccedilizelge 72rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 72 Doumlkuumlm poliamid jant ccedilekme testi verileri

E - Modul

[MPa]

Akma

Dayanımı

[MPa]

Ccedilekme

Dayanımı

[MPa]

Kopma

Dayanımı

[MPa]

Uzama

[]

1580 412 467 441 120

İmal edilen jant dinamik yorulma testine tabi tutulmuştur Bu test ile tekerleğin yol

şartlarında karşılaşacağı ortak yuumlkler simuumlle edilmektedir Ccedilizelge 71 ve Ccedilizelge

72rsquode verilen değerler ile dinamik yorulma test parametreleri belirlenmiştir Dinamik

Darbe Dayanımı

[kJm2]

10465

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

55

yorulma testi sonucu elde edilen hız-zaman grafiği Şekil 71rsquode sıcaklık-zaman grafiği

ise Şekil 72rsquode goumlsterilmiştir

Şekil 71 Hız-zaman grafiği

Dinamik yorulma sonucunda oluşan sıcaklık-zaman grafiği Şekil 72rsquode yer

almaktadır

Şekil 72 Sıcaklık-zaman grafiği

Grafiklerden anlaşılacağı uumlzere lastik tabanındaki sıcaklık değeri aracı olumsuz

etkileyecek seviyelere gelmemiştir Jant ve lastik arasındaki suumlrtuumlnmenin yeterli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 dk

degC

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

56

olması sebebiyle birbirlerinden bağımsız hareket etmemiş ve sıcaklığı artırmamıştır

Buna ek olarak parametrelerde belirtilen yuumlk altında hız ve yol isterleri

tamamlanabilmiştir

Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı Şekil 73rsquode verilmiştir

Şekil 73 Guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamid ile uumlretilmiş otomobil jantı

Bu kapsamda guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm poliamidin metal malzemelere goumlre daha duumlşuumlk

mekanik dayanıma sahip olduğu buna karşın dinamik yorulma test standartlarını

sağlayabileceği oumlngoumlruumllmuumlştuumlr

Jant malzemesinin sertlik değerini tespit etmek amacıyla malzeme sertliği shore-D

youmlntemiyle oumllccediluumllmuumlştuumlr Malzeme sertlik oumllccediluumlm sonucu Ccedilizelge 75rsquode verilmiştir

Ccedilizelge 73 Malzeme sertlik oumllccediluumlm verisi

Sertlik değeri

80 shore D

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

57

BOumlLUumlM 8

SONUCcedil VE DEĞERLENDİRME

Bu ccedilalışmada ilk aşamada imal edilecek poliamid jantın bilgisayar ortamında tasarımı

ve statik analizleri yapılmıştır Yapılan analizler ile jant uumlzerindeki gerilmeler

belirlenmiştir İkinci aşamada oumlzel bir doumlkuumlm makinesi ile guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid uumlretimi yapılmıştır Guumlccedillendirme işlemi aktivatoumlr katalizoumlr ve mekanik

iyileştirici yardımıyla gerccedilekleştirilmiştir Uumlretilen malzeme imalat suumlreccedillerinden

geccedilirilerek otomobil jantı formuna getirilmiştir

Yaygın olarak kullanılan poliamidin yoğunluğu 112-114 gm3 iken guumlccedillendirme

işlemi ile poliamidin yoğunluğu 115 gm3 darbe dayanımı 4-10 kJm2 aralığında iken

guumlccedillendirme işlemi ile 10465 kJm2 olmuştur

Otomobillerde yaygın olarak kullanılan 14rdquo jant 6-7 kg aralığında iken guumlccedillendirilmiş

doumlkuumlm poliamid ile oluşturulan jant ağırlığı 35-4 kg ağırlığındadır Bu sayede 4 jant

iccedilin toplamda yaklaşık olarak 10 kgrsquolık hafifletme sağlanmıştır

Poliamid malzeme uumlzerinde darbe ccedilekme dinamik yorulma ve sertlik testleri

uygulanarak jant malzemesi olarak kullanılabilirliği konusunda fikir sahibi

olunulmuştur Sonuccedillara goumlre poliamid jantın mekanik dayanımının metal jantlara

goumlre daha duumlşuumlk olduğu ancak dinamik test sonuccedillarına goumlre jant olarak kullanılması

durumunda duumlşuumlk taşıt hızları (70 kmh) iccedilin uygun olduğu değerlendirilmiştir

Taşıt ağırlığındaki hafifleme sonucunda yakıt tuumlketiminde azalma sera etkisi yapan

CO2 emisyonunda azalma ve insan sağlığını tehdit eden CO HC ve NOx

emisyonlarında azalmalar elde edilebileceği dolaylı olarak soumlylenebilir

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

58

Poliamid malzemenin bağ yapısı guumlccedillendirilerek ccedilekme ve darbe direnccedil değerleri daha

da iyileştirilebilir Poliamid malzeme hammadde olarak alınarak seccedililecek mekanik

iyileştirici ile metal jantlara daha yakın sertlikte jant uumlretilebilir

Dinamik yorulma testi araccedilta gerccedilek yol şartları altında yapılarak tam performans

verileri oumllccediluumllebilir

Araccedillarda stepne lastik iccedilin kullanılan metal jant yerine guumlccedillendirilmiş doumlkuumlm

poliamid ile uumlretilmiş plastik jant tercih edilebilir

Guumlccedillendirilmiş poliamid malzeme yuumlksek mekanik zorlamalara maruz kalmayan

değişik makina parccedilalarında kullanılabilir

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

59

KAYNAKLAR

Aguado J Serrano D ldquoFeedstock Recycling of Plastic Wastesrdquo MPG Books

Bodmin (1999)

Akkurt S ldquoPlastik malzeme bilimi teknolojisi ve kalıp tasarımırdquo Birsen Yayınevi

İstanbul 552 (2007)

Arıkan M Başman G ldquoOtomotiv enduumlstrisi iccedilin yeni ccedilelik uumlruumlnler ve oumlzelliklerirdquo

TMMOB Metalurji Muumlh Odası 1Demir-Ccedilelik Sempozyumu Bildiriler Kitabı

Zonguldak (2001)

Askeland DR ldquoThe science and engineering of materialsrdquo ChapmanampHall China

518 (1996)

Aydın Plastik ldquoMuumlhendislik plastiklerirdquo httpwwwaydinplastikcomUrun7PA-

6html Erişim Tarihi 19092019

Barth Ruumlckert Achten ldquoDaimler-Chrysler operation and production experiences of

the new 7 G-tronic magnesium transmission caserdquo The 62nd Annual World

Magnesium Conference Berlin 22-24 (2005)

Balıkesir Uumlniversitesi ldquoTermoplastik ve termoset plastiklerrdquo

httpw3balikesiredutr~aylecturespmplastiktemek2pdf Erişim Tarihi

12092019

Basan S ldquoPolimer kimyasırdquo Cumhuriyet Uumlniversitesi Yayını Sivas 24 (2001)

Baysal B ldquoPolimer kimyasırdquo ODTUuml yayını Ankara 33-34 (1994)

Callister WD ldquoMaterials science and engineering an ıntroductionrdquo John Wiley amp

Sons Inc United States of America 500 (2000)

Carvalho C P Voorwald H Lopes C ldquoAutomotive wheels an approach for

structural analysis and fatigue life predictionrdquo SAE International Technical Note

(2001)

Casadei A and Broda R ldquoİmpact of vehicle weight reduction on fuel economy for

various vehicle architecturesrdquo VA The Aluminum Association Inc Arlington

(2007)

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

60

Cem Ak Fırın Makinaları httpswwwcemakfirinmakinalaricom101-kestart-

polyamid-dislisihtml Erişim Tarihi 14092019

Ceylan M ldquoLinyit-duumlşuumlk yoğunluklu polietilen (dype) karişimlarinin pirolizle değerli

kimyasallara doumlnuumlştuumlruumllmesi ve sonuccedillara deney koşullarinin etkisirdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 18 (2006)

Cheah L ldquoCars on a diet The material and energy impacts of passenger vehicle

weight reduction in the USrdquo PhD Thesis Massachusetts Institute of Technology

(2010)

Ccediletinel H ldquoPolietilen ve polipropilenin mekanik oumlzelliklerinin incelenmesirdquo DEUuml

Muumlhendislik Fakuumlltesi Fen ve Muumlhendislik Dergisi 3(2) 80 (2000)

Ekşi O ldquoPlastik esaslı malzemelerin ısıl şekil verme oumlzelliklerinin incelenmesirdquo

Edirne (2007)

Erbay K ldquoSilah goumlvdeleri iccedilin polimer esaslı kompozit malzeme uumlretimi ve

oumlzelliklerinin incelenmesirdquo Yuumlksek Lisans Tezi Trabzon (2009)

Erdem S ldquoCcedilatıda kullanılan polimer koumlkenli levhaların karşılaştırmalı analizirdquo

Yuumlksek Lisans Tezi (2008)

Erdoğan Y ldquoPolyamid esaslı kompozit uumlretiminde uumlretim parametrelerinin mekanik

oumlzelliklerine etkisinin incelenmesirdquo Lisans Tezi Trabzon (2010)

European Aluminium Association ldquoAluminium in Automotive Industryrdquo

wwweaanet Erişim Tarihi 06092019

FKA Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen ldquoLightweight potential of

an aluminium ıntensive vehiclerdquo (2004)

Ford Aksesuar httpfordaksesuarcomalC3BCminyum-

alaC59FC4B1m-jantlaralC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jantlar1822-alC3BCminyum-alaC59FC4B1m-

jant2265014model=ecosportampyear=2017 Erişim Tarihi 18092019

Grafen Chemical Industries Company ldquoOtomotiv kompozitlerirdquo

httpsgrafencomtrpdf1386448563pdf Erişim Tarihi 16092019

Guumller Ccedil Ccedilobanoğlu Z ldquoPlastiklerrdquo Aydoğdu Ofset Ankara 9 (1997)

Hakan Otomotiv httpwwwhakanotomotivcomtr1010354html Erişim Tarihi

19092019

Hirsch J ldquoLight Metal Worldrdquo Light Metal Age 124 (1999)

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

61

Jape RK Jadhav SG ldquoCAD modeling and FEA analysis of wheel rim for weight

reductionrdquo International Journal of Engineering Science and Computing 6(6)

7404-7411 (2016)

Jen MU ve Lu MH ldquoWeight reduction feasibility of engine components concerning

noise and vibrationrdquo SAE International Report Industrial Technology Reasearch

Institue (2009)

Kangallı E ldquoPolietilen atiklardan elde edilmiş piroliz sivisinin polimerizasyonurdquo

Yuumlksek Lisans Tezi Fen Bilimleri Enstituumlsuuml Ankara 15 (2007)

Kaya A A Oumlzdoğru E F Abanoz DYiğit SYuumlcel O ldquoOtomotivde Magnezyum

Alaşım Uygulamalarırdquo OTEKON02 Otomotiv Teknolojileri Kongresi 24-26

Haziran Bursa 41-46 (2002)

Kara A Ccedilubuklusu H E Topccediluoğlu Ouml Y Ccedile Ouml B Aybarccedil U Kalender C

ldquoAluumlminyum alaşımlı jantların tasarım ve ağırlık optimizasyonurdquo Pamukkale

Uumlniversitesi Muumlhendislik Bilimleri Dergisi 23(8) (2017)

Kaya F ldquoPlastikler ve katkı maddelerirdquo Birsen Yayınevi İstanbul (2005)

Kaya N ldquoAISI 304 Paslanmaz ccedilelik ile genel yapı ccedileliğinin suumlrtuumlnme kaynak

kabiliyetinin araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Gazi Uumlniversitesi Fen Bilimleri

Enstituumlsuuml Ankara (2010)

Kazdal Z H ldquoDemir ve Ccedilelik Malzemelerin Mikro Yapısırdquo TUumlBGTAKMAM

Eğitim Notları Gebze 118 (2007)

Kınıkoğlu NG ldquoMalzeme Bilimi ve Muumlhendisliğirdquo Yıldız Teknik Uumlniversitesi

Yayını İstanbul 65 (2001)

Kimyasal Gelişmeler ldquoPlastik geri doumlnuumlşuumlmuuml nasıl yapılırrdquo

httpwwwkimyasalgelismelercomsektorlergeri-donusum-teknolojisiplastik-geri-

donusumu-nasil-yapilirhtml Erişim Tarihi 17092019

Kuumlccediluumlkguumll EY ve Kırşen Doğan S ldquoYaşam Ccedilevre Teknoloji-Pet Şişenin Yaşam

Doumlnguuml Analizirdquo 7 Ulusal Ccedilevre Muumlhendisliği Kongresi (2007)

Lansy Danışmanlık ldquoKatı atıklar ve geri doumlnuumlşuumlmrdquo

httpswwwlansydanismanlikcomtrsec=yazarampid=624 Erişim Tarihi

15092019

Lindsay B Harry E ldquoAutomakers and Suppliers Accelerate Their Efforts to Reduce

Vehicle Weight by Engineering Them for Greater Use of Lighter Stronger Materialsrdquo

Mass Reduction Special Report (2009)

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

62

Malzeme Bilimi httpsmalzemebiliminetepoksi-recine-nedirhtml Erişim Tarihi

10092019

Maxwell J ldquoPlastics in the Automotive Industryrdquo Woodhead Publishing Limited

Cambridge (1994)

Metal Reyonu httpswwwmetalreyonucomtrurunlerkestamidcubuk Erişim

Tarihi 17092019

Nakazawa Y Tamura K Yoshida M Tagaki K Kano M ldquoDevelopment of

crash-box for passenger car with high capability for energy absorptionrdquo VIII

International Conference on Computational Plasticity Barcelona (2005)

Onaran K ldquoMalzeme Bilimirdquo Bilim Teknik Yayınevi İstanbul 383 (2006)

Oto724 httpswwwoto724comuruncms-758-3-6-5x15inc-5x112-et45-black-

diamond-celik-jant Erişim Tarihi 15092019

Oytaccedil M ldquoTuumlrkiye jant sanayi ve jant sanayinde kullanılan kalıp ccedileliklerinin

araştırılmasırdquo Yuumlksek Lisans Tezi Osmangazi Uumlniversitesi Eskişehir (2006)

Oumlzcomert M ldquoOtomotiv enduumlstrisinde aluumlminyum uygulamalarırdquo İstanbul Ticaret

Odası (2006)

PAGEV ldquoPlastikler sayesinde daha hafif otomobillerrdquo

httpswwwpagevorgplastikler-sayesinde-daha-hafif-otomobiller Erişim Tarihi

18092019

PAGEV ldquoTuumlrkiye otomotiv plastikleri sektoumlr raporurdquo

httpswwwpagevorguploadfilesHammadde20Yeni20TebliC49F20Bilg

203TC3BCrkiye20Otomotiv20Plastikleri20SektC3B6r20Raporu

202016pdf Erişim Tarihi 17092019

Plastik Pazarı httpwwwplastikpazaricomtanitimfenolik-plastigi-nedir_126html

Erişim Tarihi 12092019

Polikarbon httppolikarbonfiyatcompolistiren-otomotiv-spoyler-pick-up-kasa-

kapaklari Erişim Tarihi 16092019

Polikim httpwwwpolikimcomtrpdfkestamidpdf Erişim Tarihi 18092019

Pinkus O ve Wilcock D ldquoLubrrdquo Eng 34 599 (1978)

Saccedilak M ldquoPolimer Kimyasırdquo Gazi Kitabevi Ankara (2002)

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

63

Schultz R Hauptrich A ldquoTrends in Aluminum Usefor Passenger Cars and Light

Trucks in North Americardquo Light Metal Age (1998)

Schaffer JP Saxena A Antolovich D Sanders TH Warner SB ldquoThe science

and design of engineering materialsrdquo Mc Graw-Hill Singapore 194 (1999)

Sehanobish K ldquoEngineering Plastics and Plastic Composites in Automotive

Applicationsrdquo SAE International United States of America (2009)

Sezer MK ldquoŞırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşprolizi uumlruumlnlerinin

değerlendirilmesirdquo Doktora Tezi Kimya Muumlhendisliği Anabilim Dalı Ankara 19

(2007)

Strong AB ldquoPlastics Material and Processing Prentice Hallrdquo Ohio (2000)

SunConTurkey ldquoOtomotiv sektoumlruumlnde plastik kullanımırdquo

httpwwwsubconturkeycom2011Nisankoseyazisi-Otomotiv-Sektorunde-Plastik-

Kullanimihtml Erişim Tarihi 10092019

Szeteiovaacute K ldquoAutomotive materials plastics in automotive markets todayrdquo

Bratislava Slovak University of Technology (2010)

Taşkıran İ ldquoPolistirenrdquo Polimerler I kitabı Pagev Yayınları ss 167-197 (2001)

Tudeks Otomotiv Parccedilaları httptudekscomtrotomotiv-parcalari Erişim Tarihi

17092019

Tuğ S ldquoPolistiren enjeksiyonunda ccedilevrim zamanı optimizasyonurdquo Yuumlksek Lisans

Tezi Ccedilorlu Uumlniversitesi Makine Muumlhendisliği Tekirdağ 2 (2005)

Wang L Chen Y Wang C Wang Q ldquoFatigue life analysis of aluminum wheels

by simulation of rotary fatigue testrdquo Strojniški vestnik - Journal of Mechanical

Engineering 57 (2011)

Yadav Sunil N Hanamapure N S ldquoAnalyze the Effect of Slip Angle on Fatigue

Life of Wheel Rim of Passenger Car by Using Radial Fatigue Testingrdquo International

Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology 9(2)2

(2013)

Yaşar H ldquoPlastikler Duumlnyasırdquo MMO Yayınları Ankara 3-89 (2001)

Yaşar H ldquoPlastikler duumlnyasırdquo TMMOB Makina Muumlhendisleri Odası Ankara

(1992)

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

64

Yılmaz İN Taşdelen MA ldquoCam elyaf katkılı poliamid 66Poliftalamid

karışımlarının hazırlanmasırdquo Uludağ Uumlniversitesi Muumlhendislik Fakuumlltesi Dergisi

23(1) 1 (2018)

Yiğit Akuuml httpswwwyigitakucomtraksiyoner-akuler Erişim Tarihi 15092019

Zeytin H K ldquoMagnezyum Alaşımları Otomotiv Enduumlstrisinde Uygulaması ve

Geleceğirdquo Marmara Araştırma Merkezi Kocaeli (1999)

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom

65

OumlZGECcedilMİŞ

Anıl ŞİMŞEK 1992 yılında Ankararsquoda doğdu ilk ve orta oumlğrenimi yine Ankararsquoda

tamamladı Ankara Kanuni Lisesirsquonden mezun oldu 2010 yılında Karabuumlk

Uumlniversitesi Makine Muumlhedisliği Boumlluumlmuumlrsquonde oumlğrenimine başlayıp 2015 yılında 312

ortalama ile mezun oldu 2017 yılında Aksa Runflat Firmasırsquonda Uumlretim Muumlhendisi

olarak ccedilalışmaya başladı Askerlik sebebi ile işten ayrıldı 2018 yılında Aksa

Runflatrsquoda Uumlretim Sorumlusu olarak tekrar ccedilalışmaya başladı Halen aynı yerde

ccedilalışmaya devam etmektedir

ADRES BİLGİLERİ

Adres Adnan Yuumlksel Cad Varto Sok 193

Etlik Mahallesi

KeccedilioumlrenANKARA

Tel (543) 780 03 73

E-posta anilsimsekoutlookcom