Amaç: Bu çalışmada; döküm gövdeli ön 225 bar 35cc, orta 250 bar 23 cc ve arka 250 bar 9,5 cc iletim hacmine sahip triple pompanın, 100 saatlik ömür testi sonunda 35 cc pompayı 23 cc pompaya bağlayan kaplininde tespit edilen fiziksel hasarlanma incelenmiştir. Yöntem: Hasar analizi sırasında; Öncelikle hasarlanmayan bölgeden boyutsal ölçümler yapılmıştır. Sonrasında mikro vikers cihazı ile uygulanan ısıl işlem sonrası sertlik dağılımı, hasarlı numunenin metalografik olarak hazırlanarak mikroyapısı optik ve stero mikroskop ile incelenmiştir. Ayrıca kırılan kaplinin kimyasal analizi optik emisyon spektrometresi ile incelenmiştir. Bulgular: Hasarlanma, kaplinin diş bölgelerinde tespit edilmiş olup hasarlanma çapakları kaplin yuvası-döndüren dişli iç yuvasına dağılmıştır. Sonuç: Bu çalışmada, hasarlanan pompaya ait kaplinin ısıl işlem sonrasında mikroyapısında olması gerekenden daha fazla kalıntı östenitin olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca kaplin üzerinde lokal baskıların olduğu fiziksel hasarlanmaların da bu bölgelere denk geldiği tespit edilmiştir
Hasarlanan pompaya ait kaplinin kimyasal kompozisyonu OBLF marka optik emisyon spektrometresi ile düşük alaşımlı çelik modunda ölçülmüştür. Ölçüm sonucuna göre kaplin malzemesinin her iki kaplinde de CrNi alaşımlı çelik olduğu tespit edilmiştir. Analiz sonuçları tablo-1’de gösterilmiştir
Dişleri hasarlanan ön-orta kaplin ile hasarlanma olmayan orta-arka kaplininin sertlik dağılımları vikers yöntemi ile 1 kg yük altında Zwick marka cihaz ile 0,2 mm aralıklarla sertlik taraması yapılarak ölçülmüştür. Ölçümün ölçüm noktaları şekil-2’de sonuçları da şekil-3’de gösterilmiştir. Hasarlanan kaplinlere sementasyon ısıl işlemi uygulanmaktadır. Bu ısıl işlem sonrası elde edilen doku derinliği değerleri ölçülmüştür. Her iki kaplinde de 550Hv referans değerine göre 0,77 mm doku bulunmuştur. Ön-orta bağlantı kaplininin yüzey sertliği 59,7 HRC, orta-arka pompa bağlantı kaplininin yüzey sertliği 61 HRC olarak bulunmuştur.
Döküm gövdeli hidrolik pompanın 1000 saatlik ömür testi sırasında yapılan ara kontrolünde 100 saat sonra ön-orta bağlantı kaplinin hasarlandığı tespit edilmiştir. Pompa üzerinden demontaj edilen kaplin ultrasonik temizlemede etil alkol ile yıkanarak temizlenmiş ve kurutulmuştur. Mikro ve makro yapı incelemeleri optik ve stero mikroskoplar ile yapılmıştır.
Pompa demontajı sonrası kaplin görselleri şekil-4’te gösterilmiştir. Ön-orta kaplin üzerinde bulunan toplam 22 dişten 17 adetinin kırıldığı tespit edilmiştir.
Hasarlanan kaplinin kırık yüzeyleri ve çalışan diş yanakları ve diş tepeleri stero mikroskop ile incelenmiştir. İnceleme sırasında ön pompayı orta pompaya bağlayan kaplinin diş tepesi ile orta pompayı arka pompaya bağlayan kaplinin diş üstü genişlikleri arasında yaklaşık 100 mikronluk boyut farkı olduğu tespit edilmiştir(bknz. şekil-5).Ayrıca, ön pompayı orta pompaya bağlayan kaplinin diş yanaklarında baskı noktalarının lokal olduğu tespit edilmiştir. Dişleri kırılan bu kaplinde kırılma yüzeyleri incelendiğinde gevrek bir kırılmanın oluştuğu ve klivaj düzlemlerinin oluştuğu görülmektedir. İlgili görseller şekil 6’da gösterilmiştir.Hasarlanan ön-orta bağlantı kaplinin mikroyapısı incelenmiştir. İnceleme sonucunda sementasyon yapılan bölgede yapıda %18-20 oranında kalıntı östenit tespit edilmiştir. Orta-arka bağlantı kaplininde bu değer %4-6 aralığındadır. İlgili görseller şekil 7’de gösterilmiştir.
Hasarlanma ön pompayı orta pompaya bağlayan kaplinde 17 dişte, orta pompayı arka pompaya bağlayan kaplinde görülmemiştir. İnceleme sonucuna göre her iki kaplinin malzemesi Cr-Ni alaşımlı çelik olarak bulunmuştur. Malzemenin analizinde standart dışı kirlilik ve empüriteler tespit edilmemiş olup aksine çeliğin bulunan analizinde bu değerler alt sınırdadır.(P,S vs.)Isıl işlem sonrası elde edilen doku derinliği ve yüzey sertliği değerleri ön pompayı orta pompaya bağlayan kaplinde 0,77 mm doku ve 59,7 HRC yüzey sertliği, orta pompayı arka pompaya bağlayan kaplinde 0,77 mm doku ve 61 HRC yüzey sertliği tespit edilmiştir. Bu değerler kabul edilebilir değerler içerisindedir.Yapılan makroyapı analizlerinde ön pompayı orta pompaya bağlayan kaplinde diş yanakları baskı yüzeylerinin lokal olarak bastığı tespit edilmiştir. Lokal baskı, malzeme üzerine gelmesi ve taşıması gerekenden daha fazla yükün gelmesine neden olacaktır. Bu durum hasarlanmaya neden olabilecek faktörlerdendir.Yapılan makro analizlerde hasarlanmanın burulma şeklinde olmadığı, kırılma ve hasarlanmanın yanlızca kaplin dişlerinde meydana geldiği tespit edilmiştir.Mikro yapı incelemelerinde 17 adet dişi hasarlanan ön pompayı orta pompaya bağlayan kaplininin mikroyapısında özellikle diş tepe ve yanaklarında oluşmuş ve ısıl işlem kaynaklı yapıda %18-20 civarında kalıntı östenit tespit edilmiştir. Bu durum sertlik taraması yapılan bölgede yüzeyden itibaren 0,1 mm derinlikte kısmen düşükken 0,1 mm’den sonra artış göstermiştir. Sertliğin önce düşmesi sonrasında tekrar artışa geçmesi kalıntı östenitin o bölgede yoğun şekilde varlığından kaynaklanmaktadır.Aynı şekilde kalıntı östenit miktarı orta pompayı arka pompaya bağlayan kaplinde %4-6 arasındadır. Bu yapı kırılma ve yorulma direncinin düşmesine neden olacaktır. Parça üzerinde diş yanaklarında lokal baskı bölgelerinin olduğu tespit edilmiştir. Bu bölgelere gelen yük değeri, tüm yüzeyin taşıması gereken yük değerine karşılık gelmektedir. Bu nedenle daha küçük alanda olması gerekenden daha fazla stres oluşmuştur.Parçaların hasarlanması, yük taşıma mukavemetini düşüren mikroyapıda tespit edilen kalıntı östenit ve diş yanaklarında tespit edilen lokal basma kaynaklıdır.
Anahtar Kelimeler: Hidrolik pompa, kaplin hasar analizi, kırılma
|
