Rulman: Son derece hassas ve düzgün bilyeler nasıl üretiliyor
Güncelleme Tarihi:
Oluşturulma Tarihi: Ağustos 22, 2005 00:17
Kullandığımız birçok cihaza dönme ve yuvarlanma özelliğini kazandıran bilyeli yataklar, çok büyük ağırlık ve yük kaldırır, çünkü küreler bir parçaya tek bir noktadan temas eder.
Bilyeli yataklar veya diğer adıyla rulmanlar, dönen veya yuvarlanan tüm cihazlara dönme ve yuvarlanma özelliğini kazandıran temel parçalardır. Enerji santrallarının türbinlerinde, direksiyon millerinde, kay-kay’larda, yo-yo’larda, dişçi matkaplarında, buzdolaplardan bilgisayarların sabit disklerine kadar pek çok cihazın eletrik motorlarında bulunur.
Rulmanlar, dönen parçalara yüksek verimli ve sürtünmesiz bir hareket sağlar. Bilyelerin tümü mükemmel denebilecek ölçüde pürüzsüz olmalıdır; aksi takdirde hareket yatağı bozulur.
Buna rağmen üreticiler bu bilyelerden son derece düşük bir maliyetle milyonlarca adet üretebiliyor. Üreticiler bu kadar hassas ve düzgün küreleri nasıl üretiyor?
Pres ile kürelendirilir
Ağırlıkları birkaç gram ile yüzlerce kilogram arasında değişen metal, seramik veya plastik bilyelerin üretim teknikleri temelde aynıdır. Ham malzeme bir telden kesilir veya çekilir. Daha sonra bir pres ile küre haline getirilir.
Bu kürelere tam bir yuvarlaklık kazandırmak için ağır plakaların arasında ovulur ve honlama (honlamak: yüzeyi pürüzsüzleştirmek) taşları arasında yüzlerce kez yuvarlanarak pürüzsüz ve düzgün bir yüzeye sahip olur.
Havalı tabancaların saçmaları, tükenmez kalemlerin uçları ve roll-on deodorantlar da bu şekilde üretilir.
Düzgünlüğünün sırrı
Bu kadar büyük miktarlarda üretilmelerine karşın küreler nasıl olup da bu kadar düzgün çıkabiliyor?
Gelişmiş teknolojik şirketlerde, 225 kg’lık bir parti telden, çapı 6 mm olan bilyelerden 300.000 adet veya çapı 3 mm olan bilyelerden 2.5 milyon adet üretilebiliyor. Bu partinin tamamlanması bir haftayı bulabiliyor.
Üretim sürecine en büyük maliyet kalemi plakaların ve honlama taşlarının aşınması sonucu oluşuyor. Teknisyenler sürekli olarak aşınan taşların yüzeyini düzeltmek zorunda kalıyorlar. Şirket yöneticilerine göre, rulman üretimi yüksek hacimli, düşük kár marjlı bir iş.
Çok geniş bir kullanım alanına sahip olmakla birlikte rulmanlar çok büyük ağırlık ve yük kaldırırlar, çünkü küreler bir parçaya tek bir noktadan temas eder.
Sözgelimi araba dingili silindirik rulmanlara ihtiyaç duyar (Bknz şekil). Bu rulmanlarda bilye yerine silindirler bulunur. Bu rulmanlarda temas bölgesi bir çizgidir. Hafif yüklerin altında çok düşük sürtünme isteniyorsa tasarımcılar "yağlı yatakları" tercih etmelidir.
1) KESME: Çelik tel parça parça kesilir. Pres parçalardan birini kaba bir küre oluşturacak şekilde sıkıştırır. Bilyenin nihai çapı 6.25 mm olacaksa, bu aşamadan capı 6.5 mm olarak çıkar.
2) TURLAMA: Bilyeler, birbirine dokunacak kadar yakın, iki paralel çelik plakanın oluşturduğu bir kanalın içine gelişigüzel bir düzende girer. Sağ taraftaki plaka sabittir. Soldaki döner; dönerken de bilyeleri sanki çamurdan yapılmış gibi ovalar. Bilyeler dibe erişinceye kadar biraz daha yuvarlak hale gelir. Bilyeler, dibe vardığında kanaldan çıkar yeni bir tur için geri döner. Bilyeler bu şekilde birkaç yüz tur yaparak belirlenen çapa gelir. Parçalar suyla soğutulur (Nihai çap: 6.43 mm)
3) YUMUŞAK DÜZELTME: Oluklu bir bileme taşı dönerken hafif bir basınç uygular. Bilyeler yeniden birkaç yüz tur daha yapar. Bu süreçte, dakikada 80 devir yapan dönmekte olan bir taşa karşı, tepeden dibe kadar olan yolu 6 saniyede alır (Çap: 6.33 mm). ISIL İŞLEM: Bilyeler dönen bir fırının içinde (gösterilmemiş) yuvarlanır. Burada bilyeler belirli bir sertliğe erişir. SERT DÜZELTME: Daha hassas kanalları olan yeni bir biley taşı (gösterilmemiş) bilyeleri daha büyük bir basınç altında taşlar (Çap: 6.28 mm)
4) PARLATMA: Bilyeler, çıkıntı ve çizikleri ortadan kaldırmak için oluklu metal plakaların üzerinden yuvarlanır (Nihai çap: 6.26 mm). Daha sonra bir elekten geçerek temizlenmeye gönderilir.
TÜKENMEZ KALEMLER:
Tükenmez kalem, roll-on deodorant ve sprey şişelerinde sıvı akışı rulmanlarla kontrol edilir. Bilye, üretim aşamasında aynı çaptaki bir ağıza sıkıştırılır. Ancak bilye üzerindeki basınç hafifçe dönmesini sağlayınca bir miktar sıvıyı çeker.
BİLYELİ YATAK:
Bilyeler iç ve dış oluk arasında barınır. Ayraçlar bilyelerin birbirine değmesini engeller. Makine yağı sürtünmeyi azaltır (Bisiklet tekerlekleri, patenlerin iç kısmı)
BİLYELi EKSENER YATAK:
Dönerken ağırlık kaldırır (bar tabureleri)
SİLİNDİRİK RULMAN:
Bilye yerine silindirlerden yararlanır. Ağır yükler için daha büyük temas noktası oluşturur (Araba ve tren tekerlekleri, konveyor kayışları)
BUNLARI BİLİYOR MUSUNUZ?
SINIFLANDIRMA yapmak: Bir rulman bilyesinin yuvarlaklık derecesi sınıfını belirler. Sınıf 5 olarak tanımlanan bir küre inçin milyonda 5’i içine girer ve çapı milyonda 50 inçtir.
BİLGİSAYAR’ın sabit sürücüsünü merkezindeki küçük bir motor döndürür. Küçük, hassas rulmanlar motorun çok az bir sürtünme ile hızla dönmesini sağlar. Yine de dönerken az da bir ses çıkartırlar. Bu da diskin üzerine depolanan verilerin yoğunluğunu kısıtlar. IBM gibi birkaç şirket bu sesi ortadan kaldırmak için daha sessiz olan yağlı rulmanlardan yararlanma yoluna gidiyor. Bu rulmanlarda bilye yerine yağ bulunuyor.
TÜKENMEZ Kalem 1943 yılında Macar gazeteci Lazzlo Biro ve kimyacı erkek kardeşi Georg tarafından icat edildi. Bu kalemin ucunda küçük bir bilye bulunuyordu. Bilye mürekkep deposunu kapatmakla birlikte yazarken kağıda mürekkep akışını engellemiyordu. O tarihten sonra Biro kalemleri seri olarak üretilmeye başladı.
Rulmanlar, dönen parçalara yüksek verimli ve sürtünmesiz bir hareket sağlar. Bilyelerin tümü mükemmel denebilecek ölçüde pürüzsüz olmalıdır; aksi takdirde hareket yatağı bozulur.
Buna rağmen üreticiler bu bilyelerden son derece düşük bir maliyetle milyonlarca adet üretebiliyor. Üreticiler bu kadar hassas ve düzgün küreleri nasıl üretiyor?
Pres ile kürelendirilir
Ağırlıkları birkaç gram ile yüzlerce kilogram arasında değişen metal, seramik veya plastik bilyelerin üretim teknikleri temelde aynıdır. Ham malzeme bir telden kesilir veya çekilir. Daha sonra bir pres ile küre haline getirilir.
Bu kürelere tam bir yuvarlaklık kazandırmak için ağır plakaların arasında ovulur ve honlama (honlamak: yüzeyi pürüzsüzleştirmek) taşları arasında yüzlerce kez yuvarlanarak pürüzsüz ve düzgün bir yüzeye sahip olur.
Havalı tabancaların saçmaları, tükenmez kalemlerin uçları ve roll-on deodorantlar da bu şekilde üretilir.
Düzgünlüğünün sırrı
Bu kadar büyük miktarlarda üretilmelerine karşın küreler nasıl olup da bu kadar düzgün çıkabiliyor?
Gelişmiş teknolojik şirketlerde, 225 kg’lık bir parti telden, çapı 6 mm olan bilyelerden 300.000 adet veya çapı 3 mm olan bilyelerden 2.5 milyon adet üretilebiliyor. Bu partinin tamamlanması bir haftayı bulabiliyor.
Üretim sürecine en büyük maliyet kalemi plakaların ve honlama taşlarının aşınması sonucu oluşuyor. Teknisyenler sürekli olarak aşınan taşların yüzeyini düzeltmek zorunda kalıyorlar. Şirket yöneticilerine göre, rulman üretimi yüksek hacimli, düşük kár marjlı bir iş.
Çok geniş bir kullanım alanına sahip olmakla birlikte rulmanlar çok büyük ağırlık ve yük kaldırırlar, çünkü küreler bir parçaya tek bir noktadan temas eder.
Sözgelimi araba dingili silindirik rulmanlara ihtiyaç duyar (Bknz şekil). Bu rulmanlarda bilye yerine silindirler bulunur. Bu rulmanlarda temas bölgesi bir çizgidir. Hafif yüklerin altında çok düşük sürtünme isteniyorsa tasarımcılar "yağlı yatakları" tercih etmelidir.
1) KESME: Çelik tel parça parça kesilir. Pres parçalardan birini kaba bir küre oluşturacak şekilde sıkıştırır. Bilyenin nihai çapı 6.25 mm olacaksa, bu aşamadan capı 6.5 mm olarak çıkar.
2) TURLAMA: Bilyeler, birbirine dokunacak kadar yakın, iki paralel çelik plakanın oluşturduğu bir kanalın içine gelişigüzel bir düzende girer. Sağ taraftaki plaka sabittir. Soldaki döner; dönerken de bilyeleri sanki çamurdan yapılmış gibi ovalar. Bilyeler dibe erişinceye kadar biraz daha yuvarlak hale gelir. Bilyeler, dibe vardığında kanaldan çıkar yeni bir tur için geri döner. Bilyeler bu şekilde birkaç yüz tur yaparak belirlenen çapa gelir. Parçalar suyla soğutulur (Nihai çap: 6.43 mm)
3) YUMUŞAK DÜZELTME: Oluklu bir bileme taşı dönerken hafif bir basınç uygular. Bilyeler yeniden birkaç yüz tur daha yapar. Bu süreçte, dakikada 80 devir yapan dönmekte olan bir taşa karşı, tepeden dibe kadar olan yolu 6 saniyede alır (Çap: 6.33 mm). ISIL İŞLEM: Bilyeler dönen bir fırının içinde (gösterilmemiş) yuvarlanır. Burada bilyeler belirli bir sertliğe erişir. SERT DÜZELTME: Daha hassas kanalları olan yeni bir biley taşı (gösterilmemiş) bilyeleri daha büyük bir basınç altında taşlar (Çap: 6.28 mm)
4) PARLATMA: Bilyeler, çıkıntı ve çizikleri ortadan kaldırmak için oluklu metal plakaların üzerinden yuvarlanır (Nihai çap: 6.26 mm). Daha sonra bir elekten geçerek temizlenmeye gönderilir.
TÜKENMEZ KALEMLER:
Tükenmez kalem, roll-on deodorant ve sprey şişelerinde sıvı akışı rulmanlarla kontrol edilir. Bilye, üretim aşamasında aynı çaptaki bir ağıza sıkıştırılır. Ancak bilye üzerindeki basınç hafifçe dönmesini sağlayınca bir miktar sıvıyı çeker.
BİLYELİ YATAK:
Bilyeler iç ve dış oluk arasında barınır. Ayraçlar bilyelerin birbirine değmesini engeller. Makine yağı sürtünmeyi azaltır (Bisiklet tekerlekleri, patenlerin iç kısmı)
BİLYELi EKSENER YATAK:
Dönerken ağırlık kaldırır (bar tabureleri)
SİLİNDİRİK RULMAN:
Bilye yerine silindirlerden yararlanır. Ağır yükler için daha büyük temas noktası oluşturur (Araba ve tren tekerlekleri, konveyor kayışları)
BUNLARI BİLİYOR MUSUNUZ?
SINIFLANDIRMA yapmak: Bir rulman bilyesinin yuvarlaklık derecesi sınıfını belirler. Sınıf 5 olarak tanımlanan bir küre inçin milyonda 5’i içine girer ve çapı milyonda 50 inçtir.
BİLGİSAYAR’ın sabit sürücüsünü merkezindeki küçük bir motor döndürür. Küçük, hassas rulmanlar motorun çok az bir sürtünme ile hızla dönmesini sağlar. Yine de dönerken az da bir ses çıkartırlar. Bu da diskin üzerine depolanan verilerin yoğunluğunu kısıtlar. IBM gibi birkaç şirket bu sesi ortadan kaldırmak için daha sessiz olan yağlı rulmanlardan yararlanma yoluna gidiyor. Bu rulmanlarda bilye yerine yağ bulunuyor.
TÜKENMEZ Kalem 1943 yılında Macar gazeteci Lazzlo Biro ve kimyacı erkek kardeşi Georg tarafından icat edildi. Bu kalemin ucunda küçük bir bilye bulunuyordu. Bilye mürekkep deposunu kapatmakla birlikte yazarken kağıda mürekkep akışını engellemiyordu. O tarihten sonra Biro kalemleri seri olarak üretilmeye başladı.