Fular Silindirlerinde Baskı Problemleri Nasıl Teşhis Edilir? | Hertz Temas Mekaniği ve Pudra Testi
Tekstil finisaj ve terbiye işlemlerinde, özellikle ram makinelerinin giriş bölümlerinde yer alan fular silindirleri, kumaşın kimyasal alımını ve sıkma efektini belirleyen en kritik unsurlardan biridir. Fular silindirlerinde meydana gelen homojensizlik veya baskı yetersizliği, kumaşta sağ-sol-orta farkı, düzensiz boyarmadde penetrasyonu ve kalite kayıpları gibi ciddi kronik problemlere yol açar. Bu yazıda ram makinesi giriş fularında yaşadığımız bir baskı problemini, sahada en pratik yöntemlerden biri olan Pudra Testi ve teorik Hertz Temas Mekaniği formülleriyle nasıl teşhis ettiğimizi adım adım paylaşıyorum.
1. Adım: Pudra Testi ile Sahadan Veri Toplama
Fular silindirlerinin hidrolik veya pnömatik baskı sistemleri doğru çalışsa bile, kauçuk yüzeyin kondisyonu zamanla bozulabilir. Sorunun mekanik sistemde mi yoksa kauçuk yapısında mı olduğunu anlamak için silindir yüzeyine ince bir tabaka pudra sürülmüştür.
Belirli bir çalışma basıncı altında silindirlerin birbirine temas ettiği noktada bıraktığı izin genişliği (nip hattı) ölçülmüştür. Yapılan ölçümlerde temas çizgisinin eni 11 – 15 mm aralığında tespit edilmiştir.
2. Adım: Hertz Temas Mekaniği ile Teorik Hesaplama
Ölçülen bu 11-15 mm ‘lik değerin teknik olarak yeterli olup olmadığını doğrulamak adına, silindirik yapıların basınç altındaki davranışını inceleyen Hertz Temas Mekaniği Formülü kullanılmıştır. İdeal şartlarda oluşması gereken teorik temas genişliği (b) aşağıdaki formülle hesaplanır:
b = 2 × √[ (4 × q × R_eff × (1 - ν²))/ (π × E_eff) ]
Hesaplamada Kullanılan Teknik Parametreler:
● Lineer Yük (q): 34.4 N/mm (Sistem çalışma basıncına bağlı olarak hesaplanan birim uzunluktaki yük)
● Efektif Silindir Yarıçapı (R_eff): İki adet 175 mm yarıçaplı eş değer silindir için; 1 / R_eff = 1 / R1+ 1 / R2 → R_eff = 87.5 mm
● Poisson Oranı (ν): Kauçuk malzemeler için genellikle 0.5 alınır. Buradan; (1 - ν²) = 1 - 0.25 = 0.75
● Efektif Elastisite Modülü (E_eff): 95Shore A sertliğindeki kauçuk malzemenin esneklik modülü yaklaşık 20 MPa (20N/mm²) olarak alınmıştır.
Teorik Sonuç:
Yukarıdaki veriler formüle yerleştirildiğinde;
b = 2 × √[ (4 × 34.4 × 87.5 × 0.75) /(π × 20) ] ≈ 23.98 mm → 24 mm
Sistemden elde edilmesi gereken ideal temas çizgisi genişliği 24 mm olarak bulunmuştur.
3. Mühendislik Analizi ve Teşhis
● Teorik Olarak Beklenen: 24 mm
● Pudra Testinde Ölçülen: 11 - 15 mm
Yüzey Sertleşmesi ve Yaşlanma Problemi
Ölçülen izin, teorik değerin neredeyse yarı yarıya altında kalması net bir mühendislik teşhisi koymamızı sağlamaktadır: Fular silindirinin kauçuk kaplaması zamanla elastikiyetini kaybetmiş ve yüzey sertleşmesi (yaşlanma) meydana gelmiştir. Kauçuk malzeme sertleştiğinde, uygulanan lineer yüke rağmen yeterince ezilemez ve kumaşla temas ettiği yüzey alanı (nip bölgesi) daralır. Daralan temas alanı, kumaşın fular banyosundan geçerken kimyasalı veya boyayı homojen bir şekilde emmesini engeller. Bu durum üretim hatlarında ton farklarına ve finisaj hatalarına sebebiyet verir.
Sonuç ve Çözüm Önerileri
Bu tarz bir problemle karşılaşıldığında mekanik basıncı artırmak kalıcı bir çözüm değildir; aksine silindir yataklarına ve millerine aşırı yük binmesine neden olur. Kesin çözüm için izlenmesi gereken yollar şunlardır:
1. Silindir Yüzeyinin Taşlanması: Eğer sertleşme sadece yüzeyin çok ince bir tabakasındaysa, hassas bir taşlama işlemiyle silindir kurtarılabilir.
2. Yeniden Kauçuk Kaplanması: Kauçuğun ömrünü tamamladığı durumlarda, çalışma şartlarına (kimyasal dayanım, sıcaklık ve basınç) uygun Shore sertliğinde yeniden kaplama yapılmalıdır.
İhsan Kanadıkırık - Makine Mühendisi