|
Kullanılan Malzemeler
Genellikle gri dökme demirden, yumuşak dökme çelikten, alüminyum
alaşımından veya bazı dizel motorlarında olduğu gibi, krom-nikel
katkılı çeliklerden ve hadde demirinden yapılır. Gri dökme demirden
yapılan pistonlar aşınmaya dayanıklı olmakla beraber, gri dökme demire
az miktarda çelik katıldığı zaman, dökme yumuşak çelik elde edilir ki,
dayanıklılığı, aşınmaya karşı direnci ve nisbeten hafifliği nedeniyle,
piston yapımında tercih edilmektedir. Dökme demir ve çelik döküm
pistonları daha çok traktör ve yol makinalarında kullanılan ağır hizmet
tipi motorlarda tercih edilmektedir. Çünkü bu motorlarda ani devir
değiştirmeler ve birdenbire yüksek devirlere geçiş olmadığı için, bu
tip motorlarda pistonun ağır olması önemli bir sakınca teşkil
etmemektedir. Bununla beraber alüminyum alaşımı pistonların ısı iletme
yeteneği fazla olduğu için, ısıyı bünyelerinde tutmadan geçirirler ve
bu nedenle daha düşük sıcaklıklarda çalışırlar. Alüminyum alaşımından
yapılan pistonların genleşme katsayısı fazla olduğu için, bu tip
pistonlarda silindirle piston arasında dökme demir pistonlara nazaran
daha fazla boşluk verilir. Ancak alüminyum alaşım pistonlara bazı özel
şekiller verilerek motor soğukken piston vuruntusu yapmadan, motor
rejim
sıcaklığında çalışırken piston sıkışması yapmadan çalışması
sağlanmıştır. Alüminyum alaşımından
yapılan pistonlar, bazı firmalarca
termik işlemlere tabi tutulduktan sonra, elektrolitik(anodik) işlemler
uygulanır. Bu işlemler sonucunda piston yüzeyinde 0.0005mm kalınlığında
ince mesamatlı alüminyum oksit tabakası meydana gelir. Bu tabaka
pistonun aşınmaya karşı direncini arttırdığı gibi, piston yüzeyinin
daha iyi yağlanmasını sağlar.
Diğer bazı firmalar ise,
piston yüzeyini
elektroliz usulü ile kalay veya benzeri yumuşak maddelerle kaplar, bu
madenler piston yüzeyinde yağlayıcı bir madde gibi görev yaparak
özellikle pistonun ilk alışma devresinin kısalmasını sağlar.
Pistonun Yapısı
Piston başları genellikle düz, bombeli ve bazı dizel motorlarında
çanak(iç bükey) biçiminde yapılmaktadır. Bazı V8 motorlarında piston
başının subap başlarına çarpmasını önlemek için, piston aşları oyuk
şekilde yapılmıştır. Piston başını takviye ederek, yanmış gaz basıncına
karşı direncini artırmak için pistonun iç kısmına takviye kolları
yapılmıştır. Bu takviye kolları, piston başındaki ısının sekmanlar
yoluyla, silindir cidarına ve soğutma
suyuna iletilmesine de yardım eder. Bazı ağır hizmet tipi motorlarda
piston başını ve sekman yuvalarını
yüksek basınç ve ısıdan korumak
için, buralara çelik takviye parçaları koyulur. Piston etek
başlangıcının hemen altında bulunan piston pim yuvaları piston pimine
yataklık eder.
Çoğunlukla pistonlarda piston pim yuvası etrafındaki
malzeme boşaltılarak, hem pistonun ağırlığı azaltılmış hem de pistonun
pim yönünde genleşmesi sağlanmıştır.
Piston başında sekman yuvaları
bulunur.
Genellikle benzin motorları pistonlarında, iki kompresyon, iki
yağ sekmanı bulunur. Bazı motorlarda ise, bu ikinci yağ sekmanı piston
eteğinde bulunmaktadır.
Pistondaki kompresyon sekmanları düz olduğu halde, yağ sekman
yuvalarında, yağ akıtma delikleri vardır.
Gene bazı pistonların,
birinci piston setinde bir kanal bulunur ki,
buna ısı barajı denir.
Bu
kanal piston başındaki fazla ısının sekman yuvalarına geçmesini
önlediği gibi, karbon parçalarını toplayarak, onları zararsız hale
getirir.
Genellikle piston eteğinin deformasyonunu önlemek için,
etek
iç kısmına döküm sırasında bir takviye denge şeridi yapılmıştır.
Alüminyum alaşımdan yapılan pistonlarda, pime dik eksende piston
boşluğunu az bırakabilmek için,
piston pim ekseni yönündeki malzeme
mümkün olduğu kadar boşaltılmış ve
ölçü bu yöde düşürülerek,
motorun
çalışma sırasında pistonun pim yönünde genleşip büzülmesi sağlanmıştır.
Piston pim yuvaları
genellikle piston simetri ekseninde olmasına
rağmen,
bazı motorlarda silindirde piston etek vuruntusunu önlemek
için,
pim yuva ekseni piston ekseninden 1.6mm sıkıştırma zamanı dayanma
yüzeyi tarafına veya iş zamanı dayanma yüzeyi tarafına kaçık
yapılmıştır.
Piston Çeşitleri
Benzin motorlarında düz etekli, düz diyagonal yarıklı, T yarıklı, U yarıklı ve oto termik pistonlar kullanılmaktadır.
Düz etekli pistonlar, dökme demirden krom-nikelli demir veya nadiren
alüminyum alaşımından yapılırlar. Bu pistonların eteklerinde yatay veya
dikey herhangi bir yarık yoktur. Alüminyum alaşımından yapılan
pistonlarda, pistonun şekil değiştirmeden ve sıkışmadan rahatça
genleşerek göreve devam edebilmesi için piston üzerine yatay ve dikey
yarıklar açılmıştır. Yatay yarıklar genellikle piston başındaki yağ
sekmanı yuvasında olduğu gibi piston etek başlangıcında da olabilir. Bu
yarık piston başındaki yüksek ısının piston eteğine geçmeden sekmanlar
yolu ile silindir cidarına ve oradan da soğutma suyuna geçmesini
sağlar. Dikey yarıklar ise, özellikle alüminyum alaşımdan yapılan
pistonlarda bulunur. Yüksek ısıyla genleşey piston eteği bu yarığı
kapatır. Piston soğuyup büzülünce, bu yarık tekrar açılır. Böylece
pistonla silindir arasına daha az boşluk vererek motorun daha verimli
çalışması sağlanmış olur.
Benzin motorlarında genellikle T yarıklı veya U yarıklı pistonlar
kullanılır. Yarıklı pistonlar genellikle oval olarak yapılır. Pistonun
pim yönündeki çapı, pime dik yöndeki çaptan daha küçüktür. Yarıklar
pime dik tarafta ve piston sıkıştırma zamanındaki yaslanma yüzeyi
tarafında bulunur. T yarıklı pistonlarda pime dik eksende etek
başlangıcında bir yatay yarık ve bu yatay yarığa tam ortadan birleşen
ve etek sonuna takriben 10-15mm kala sona eren dikey bir diyagonal
yarıktan ibarettir. U yarıklı pistonlarda U yarığı, pistonun sıkıştırma
zamanındaki yaslanma yüzeyi tarafında ters U biçiminde açılmış bir
yarıktır. Diğer yarıklarda olduğu gibi, piston etek başlangıcında bir
yatay yarık ve bu yatay yarığın iki ucundan uzanan iki ayrı diyagonal
yarık vardır. Aynı şekilde yatay yarık piston başındaki ısının piston
eteğine geçmesini önler. Dikey yarıklar ise piston eteğinin bu yarıklar
üzerine genleşmesini ve büzülmesini sağlar.
Oto Termik Pistonları
Bu pistonlar dökülürken, piston pim yuvalarına piston pimine dik eksen
yönünde genleşme katsayısı alüminyuma göre daha az olan, invar
çeliğinden yapılmış levhalar yerleştirilmiştir. Oval olarak yapılan bu
pistonlarda, pime dik eksende pistonla silindir arasına 0.03-0.05mm
gibi az bir boşluk verilir. Pim yönünde ise, 0.25-0.30mm kadar boşluk
verilmiştir. Bu pistonlarda büyük bir yatay yarık ve sıkıştırma
zamanındaki yaslanma yüzeyi tarafında, eteği boydan boya kat eden
diyagonal bir yarık vardır. Oto termik pistonlarda motor ısındığı
zaman, piston pim yuvasında bulunan çelik parçalar, pistonun pime dik
yönde genleşmesini sınırlandırır, piston bu yönde ancak çeliğin
genleşme katsayısına uygun
biçimde genleşir. Böylece motor soğukken piston vuruntusu yapmayacak
şekilde, pime dik yönde az boşluk verilir.
Halbuki pim yönünde fazla
boşluk olduğu için, motor ısındıkça piston pim yönünde genleşir
ve bu
suretle yüksek hızlarda piston sıkışmadan görevine devam eder.
Alüminyum alaşımından yapılan pistonların yukarıda açıklanan birçok iyi
özellikleri yanında,
alüminyum genleşme katsayısı fazla olması
nedeniyle, motor rejim halinde çalışırken, pistonun sıkışıp şekil
değiştirmeden görevine devam edebilmesi için alüminyum pistonlara
çeşitli yarıklar açılmış, piston başları daha düşük ölçüde silindirik
olarak yapılmış, piston etekleri ise oval ve konik olarak yapılmıştır.
Oval Pistonlar
Alüminyum alaşımı pistonlar, normal dökme demir pistonlar gibi
silindirik olarak yapılsaydı, alüminyum genleşme katsayısı fazla olduğu
için pistonun yüksek motor sıcaklığında sıkışıp kalmadan çalışmasına
devam edebilmesi için, dökme demir pistonlara göre çok daha fazla
boşluk verilmesi gerekirdi. Bu durum ise, soğuk motor çalışmasında
fazla boşluk nedeniyle motorda piston vuruntusuna neden olur. Oval
pistonlar yapılarının özelliği nedeniyle, silindire en az dökme demir
pistonlar kadar sıkı alıştırıldıkları için motor soğukken piston
vuruntusu yapmadıkları gibi, motorun rejim sıcaklığında en az piston
boşluğu ile piston, silindir ve sekmanlar çizilip sıkışmadan en yüksek
verimle çalışmasına devam edebilir.
|