Sistem Dinamiği ve Kontrolü Ders Notları

Sistem Dinamiği ve Kontrolü (PDF)

Alaşım Nedir ?

Alaşım tanım itibari ile iki veya daha fazla elementten oluşan ve metal özelliklerine sahip bir malzemelerdir şeklinde tanımlayabiliriz. Bir alaşımda fazla miktarda bulunan metale esas metal denir. Alaşım elementi metal veya metal olmayan element olabilir. Örnek verecek olursak pirinç (bakır + çinko) yani metal-metal alaşımı iken çelik (demir + karbon) metal-metal olmayan element alaşımıdır. Bu yazım alaşımlar hakkında olacak.



Şekil değiştirme özelliği olan metaller doğada sınırlıdır. Bundan dolayı esas metal olarak kullanılan element sayısı fazla değildir. Fakat hemen hemen bütün metaller ve metalloidler alaşım elementi olarak kullanılabilir.
Esas metalin sadece plastik özelliği esas metal olarak kullanılması için yeterli değildir. Esas metal ayrıca şu özelliklere de sahip olması gerekir:

• Atmosfer etkisine karşı dayanıklı,
• Doğada fazla miktarda bulunma,
• Üretimi kolay ve ucuz olmalıdır,

Alaşımlar genellikle bileşenlerin bir arada eritilmesi sonucu üretilirler. Metaller bu sırada farklı davranışlar gösterirler.

1. Eriyikler birbiri içerisinde çözünürler. Bu olay en çok rastlanılan durumdur. Örnek olarak Cu-Sn, Fe-Ni, Pb-Sn vb. makine imalatında kullanılan malzemelerin hemen hemen hepsi  bu tip alaşımlardır.
2. Eriyikler birbiri içerisinde çözünmezler. Örneğin sıvı Fe-Pb karışımı.
3. Eriyikler birbiri içerisinde kısmen çözünürler. İki ayrı eriyik oluşur. Bekletilirse yoğunluk farkından dolayı iki sıvı tabaka halinde üst üste toplanırlar. Örneğin Cu-Pb karışımı.

Alaşımlara örnek olarak ilk alaşım olan Bronz (Cu ve Sn karışımı), en eski ve en yaygın olarak kullanılan alaşım örneğini verebiliriz. O dönemde daha çok silah ve araç gereç yapımında kullanılmıştır. Bakır ve kalayın kullanıldığı tüm alaşımlar uzun yıllar boyunca bronz olarak adlandırılmasına rağmen modern endüstride bronz ismi; bakır-berilyum, bakır-çinko, bakır-nikel alaşımlar dışındaki tüm bakır alaşımlarını kapsayan genel bir tanım olarak nitelendirilir.

İnsanların yüzyıllar boyunca silah yapımında kullanılan bronz yerine demiri tercih edilmesinin en büyük nedeni doğada bolca bulunmasından ibarettir.
Bir başka alaşım olan pirinçler bakır ve çinkonun oluşturduğu alaşımlardır. Pirinç oldukça tok ve kolay işlenebilen bir malzemedir. Pirinçlerin özellikleri alaşımlarında ki çinko miktarına bağlıdır. Pirinçlerin mukavemeti içerisindeki çinko miktarıyla birlikte yükselir ve maksimum değere yaklaşık %40 çinko değerinde ulaşır.
Alüminyumlu pirinçler korozyona  karşı dayanıklıdır. Kurşunlu pirinçler kolay işlenir. Kalaylı pirinçler ise deniz suyunun korozif etkisine karşı dirençlidir.

CNC NEDİR ?

Bilgisayarlı Nümerik Kontrol de (Computer Numerical Control ) temel düşünce takım tezgahlarının sayı, harf vb. sembollerden meydana gelen ve belirli bir mantığa göre kodlanmış komutlar yardımıyla işletilmesi ve tezgah kontrol ünitesinin (MCU) parça programını edebilen sistemdir.

Bilgisayarlı Nümeik Kontrol de tezgah kontrol ünitesinin kompütürize edilmesi sonucu proğramların muhafaza edilebilmelerinin yanında parça üretiminin her aşamasında programı durdurma, proğramda gerekli olabilecek değişiklikleri yapabilme, proğrama kalınan yerden tekrar devam edebilmeve proğramı son şekliyle hafızada saklamak mümkündür. Bu nedenle proğramın kontrol ünitesine birkez yüklenmesi yeterlidir. Proğramların tezgaha transferleri delikli kağıt şeritler (Punched Tapes) , Manyetik Bantlar (Magnetic Tapes) vb. veri taşıyıcılar aracılığıyla gerçekleştirilir.

CNC TAKIM TEZGAHLARININ AVANTAJLARI:
Konvansiyonel tezgahlarda kullanılan bazı bağlama kalıp, mastar vb. elemanlarla kıyaslandığı zaman tezgahın ayarlama zamanı çok kısadır.
Ayarlama, ölçü, kontrolü, manuel hareket vb. nedenlerle oluşan zaman kayıpları ortadan kalkmıştır.
İnsan faktörünün imalatta fazla etkili olmamasından dolayı seri ve hassas imalat mümkündür.
Kalifiye insan ihtiyacına gerek yoktur.
Tezgah operasyonları yüksek bir hassasiyete sahiptir.       
     Tezgahın çalışma temposu her zaman yüksek ve aynıdır.
Her türlü sarfiyat (elektrik, emek, malzeme vb.) asgariye indirgenmiştir.
İmalatta operatörden kaynaklanacak her türlü kişisel hatalar ortadan kalkmıştır.
Kalıp, mastar, şablon vb. pahalı elemanlardan faydalanılmadığı için sistem daha ucuzdur.
Depolamada daha az yere gerek vardır.
Parça imalatına geçiş daha süratlidir.
Parça üzerinde yapılacak değişiklikler sadece programın ilgili bölümünde ve tamamı değiştirilmeden seri olarak yapılır. Bu nedenle CNC takım tezgahlarıyla yapılan imalat büyük bir esnekliğe sahiptir.

CNC TAKIM TEZGAHLARININ DEZAVANTAJLARI:

Her sistemde olduğu gibi CNC tezgah ve sistemlerinin avantajları yanında bazı dezavantajları mevcuttur. Bunlar şunlardır;

Detaylı bir imalat planı gereklidir.
     Pahalı bir yatırımı gerektirir.
Tezgahın saat ücreti yüksektir.
Konvensiyonel tezgahlara kıyaslandığında daha titiz kullanım ve bakım isterler.
Kesme hızları yüksek ve kaliteli kesicilerin kullanılması gerekir.
Peryodik bakımları uzman ve yetkili kişiler tarafından düzenli olarak yapılmalıdır.

CNC'NİN ENDÜSTİRİDEKİ KULLANIM ALANLARI:
Günümüzde endüstrinin talaşlı imalat adını verdiğimiz bölümü CNC' nin en yaygın biçimde kullanıldığı alandır. Bugünkü CNC'nin doğmasına da bu alanda karşılaşılan problemlerin sebep olduğu yukarıda açıklanmıştı. Üç eksenli bir freze tezgahı ilk kez 1952 yılında çalıştırıldığında bu tezgah o günkü bazı imalat problemlerinin çözümünü sağladığı için çok mükemmeldi. Freze tezgahlarına uygulanan bu sistemler daha sonra torna, taşlama vb. takım tezgahlarına da uygulandı. Günümüzde imalatın yapıldığı hemen hemen her alanda CNC kullanılmaktadır.

     CNC'nin kullanıldığı başlıca alanlar;

Talaşlı imalat
     Fabrikasyon ve kaynakçılık.
Pres ileri
Muayene ve kontrol.
     Montaj.
Malzemelerin taşınması.

CNC TAKIM TEZGAHLARINDAKİ BAŞLICA ARIZA BÖLGELERİ:

CNC takım tezgahlarında en sık karşılaşılan arızalar ve bulundukları bölgeler şunlardır.

     Takım tezgahı eksen sürücüleri
Hidrolik ve pnömatik elemanlar
     Kontrol devreleri
Ölçme ve transfer sistemleri
Dijital veri işleyiciler
Logic bağlantılar
     Giriş / Çıkış (Input / Output) üniteleri 

CNC TAKIM TEZGAHLARI İÇİN İDEAL ÇALIŞMA ORTAMI VE KOŞULLARI:

CNC tezgahlarının sağlıklı çalışabilmeleri için yüksek derecede temizliğe sahip çevre koşullarına ihtiyaç vardır. Tezgah imalatçısı firmalar tarafından önerilen ideal çalışma ortamı koşulları;

Tezgah kontrol üniteleri ısı, ışık, rutubet, vibrasyon ve voltaj değişmelerinden etkilendiği için bu hususlara dikkat edilmeli.
Çalışma ortamı sıcaklığı ve rutubet oranı tezgah imalatçısı firmanın tavsiye ettiği değerler arasında olmalı.
Vibrasyon 0. 5 gram altında olmalı.
Kabul edilebilir voltaj değişmeleri + %10, - %10 olmalı
Voltaj düşmeleri maksimum 2, 5 dalga (20 MS) olmalı.
Eğer tezgahın çalışma ortam koşulları bu standart değerlere uymuyorsa imalatçı firma bakımla ilgili yükümlülükleri yerine getirmeyebilir.

     

Çeltik (pirinç ) nasıl ekilir ?

Bilindiği üzere çeltik sulak alanda yetişmektedir. Böyle bir çalışma alanında makinesiz ekim işlemi gerçekten çok zordur. Yapılan bu çeltik ekme makinesi ile bu zorluk ortadan kaldırılıyor ve hızlı bir şekilde çeltik ekme işlemi yapılıyor.

Hidrolik ve Pnömatik Sistemler

Akışkanlar basınç altında tutulabilir, borularla iletilebilir, basınç kullanarak eyleyicilerde (mekanik sistemlerde makinenin hareket etmesini sağlayan motor, pnömatik ve hidrolik gibi elemanların tamamı) kuvvet uygulanabilir, hareket elde edilir ve iş yapabilir. Enerjinin aktarımında ortam olarak sıvı kullanan sistemler hidrolik sistemler, gaz kullanan sistemlere de pnömatik sistemler olarak adlandırılmaktadır.

                                      Hidrolik Ve Pnömatik Sistemler Nedir

Bir hidrolik veya pnömatik sistemi oluşturan temel elemanlar aşağıda sıralanmıştır.

• Yağ deposu veya hava kaynağı
• Borulama sistemi
• Enerji aktarma ortamı (akışkan)
• Enerji çeviriciler (pompa veya kompresörler)
• Denetim elemanları
• Eyleyiciler

Tipik bir hidrolik veya pnömatik sistemin temel elemanları ve yapısı gösterilmektedir. Bu elemanların yapısı, kullanım özellikleri ve sistem bağlantıları ile ilgili bilgileri içeren çeşitli yayınlar bulunmaktadır. Mikro işlemci ve elektromanyetik denetimli valfler kullanarak hidrolik ve pnömatik teknolojide otomasyonu sağlamak hassas konumlama ve kuvvet uygulamaları ile esneklik özelliğini birleştirmek mümkündür. Elektrik sistemlerinde olduğu gibi uzman kuruluşlarca tasarlanan ve üretilen hidrolik ve pnömatik sistemin elemanları çeşitli piyasa koşullarında her zaman bulunabilmektedir. Elektrik motorları ile karşılaştırıldığında hidrolik ve pnömatik sistemler de gücün geniş bir sistem içinde dağılımı ve çok sayıda uygulamada beraberce kullanımı mümkündür. Örneğin, elektrik motorları genellikle bir uygulama ile sınırlı kalmaktadır. Ayrıca hidrolik motorlar güç/ağırlık ve güç/boyut oranları açısından elektrik motorlarından önemli ölçüde üstündür.

Akışkan gücü kullanan eyleyiciler genellikle tümleşik bir paket içinde akıllı denetim özellikleri, verimli güç kaynakları ve bilgisayar denetimli duyucular içerirler. uygulamaların çoğunda denetim hızı ön plana çıkmaktadır. Elektrohidrolik servovalflerde programlanabilir denetleyiciler de, arayüz elemanlarında ve donanım sistemlerinde son yıllarda yaşanan gelişmeler sonucunda denetim hızlarında önemli ilerlemeler katedilmiştir. Modern denetim sistemlerinin gelişmesi ile akışkan sistem elemanlarının daha esnek ve verimli biçimde kullanılması mümkün olmuştur.

Akışkan güç kullanan sistemler, yüksek güçlerdeki küçük boyutlar ve düşük ağırlıkları nedeni ile takım tezgahlarında, robotlarda ve uçaklarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Hidrolik sistemlerde kullanılan sıvılar ( genellikle hidrokarbon türevi yağlardır) sıkıştırılabilir olmadığından hareketin istenmediği veya değişken yük uygulamaları altında daha uygun olmaktadır. Elektrik kıvılcımları veya arklarının tehlikeli olabileceği ortamlarda ise pnömatik sistemler kullanılmaktadır.