Açılı kaplamalı yüzeylerin kaplama kalitesinin sonotrode cihazı kullanılarak akustik kavitasyon yöntemiyle belirlenmesi için test metodu geliştirme

Abstract

Common rail sistemi günümüz dizel motorlarında kullanılan yüksek teknolojili bir yakıt enjeksiyon sistemidir. Performans, verimlilik, gürültü oluşumu ve emisyon oluşumu ele alındığında diğer yakıt besleme sistemlerinden daha üstün özelliklere sahiptir. Ancak performans, verimlilik ve emisyon hedeflerini yakalanması için yakıt sistemi basınçları geçmişten günümüze sürekli artmıştır. Artan yakıt sistemi basıncı enjektör ömrünü negatif etkilediği için bu etkilere karşı kritik parçalarda ilave önlemler alınmaktadır. Bu tez çalışması ile enjektörde yüksek basınç bölgesi ile alçak basınç bölgesi arasında valf görevini yerine getiren ve yüksek basınç farkının ortaya çıkardığı kavitasyona en çok maruz kalan parçalardan biri olan valf parçasının kaplama kalitesinin tayini için akustik kavitasyon yöntemiyle yeni bir ölçüm metodu geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu tez çalışmasında valf parçası için mevcut kaplama kalitesi testleri olan HF (Haftung-Adhesion Test), Scratch testi gibi yöntemlerin yetersiz kaldığı, valf parçasının saha şartlarına daha uygun bir metot olan akustik kavitasyona maruz bırakılarak, homojenlik kontrolünün de yapılabildiği ve değerlendirme riskini minimize eden yeni bir test metodu geliştirilmiştir. İlk aşamada sonotrode cihazının oluşturduğu kavitasyon bulutunun karakteristiği incelenmiştir. İkinci aşamada basit bir geometriye sahip alüminyum numunelerle sonotrode başlığı arasında farklı mesafelerde testler yapılıp kavitasyon bulutunun mesafeye bağlı etkileri incelenmiştir. Sonraki aşamada valf parçası ile aynı testler yapılarak en yüksek aşınmanın elde edildiği optimum mesafe belirlenip son aşamada kaplama kalitesinin ayırt edilebileceği sınırlar belirlenmiştir. Test sonuçları değerlendirildiğinde common rail enjektörün en kritik parçalarından biri olan valf parçasının kaplama kalitesi değerlendirilmesine yönelik saha şartlarına uygun yeni bir test metodu geliştirilmiştir.

Common rail system is a high-tech fuel injection system used in today's diesel engines. Compared to the other injection systems, the common rail system has advantages in terms of performance, efficiency, noise generation and emissions. However, fuel system pressures have continued to increase from the past to the present, in order to achieve performance, efficiency and emission targets. Since increased fuel system pressure has a negative effect on the injector life, additional measures are taken in critical parts. In this study, it is aimed to develop a new test method by acoustic cavitation method for the determination of the coating quality of the valve piece which is one of the most exposed parts of the cavitation caused by the high pressure difference between the high pressure zone and the low pressure zone in the injector. In this study, since the existing coating quality tests of the valve piece such as HF (Haftung-Adhesion Test), Scratch test are inadequate, a new test method has been developed that can control homogeneity and minimizes the risk of evaluation by using acoustic cavitation which is a more suitable method considering the field conditions. In the first step, the cavitation cloud characteristics formed by the sonotrode device were investigated. In the second step, the tests were carried out at distance varies between the aluminum samples with a simple geometry and the sonotrode head. The cavitation cloud effects on the distance were examined. In the next step, the same tests were carried out with the valve piece and the optimum distance with the highest wear was determined. In the final stage, the limits for distinguishing coating quality were appointed. According to the test results, a new test method for the evaluation of the coating quality of the valve part which is one of the most critical parts of the common rail injector has been developed in accordance with the field conditions.