Otomotiv Yaprak Yaylı Süspansiyon

Otomotiv yaprak yaylı süspansiyon, basit yapısı, yüksek taşıma kapasitesi, düşük maliyeti ve dayanıklılığı nedeniyle ticari araçlarda, kamyonetlerde, kamyonlarda ve bazı arazi araçlarında yaygın olarak kullanılan geleneksel bir süspansiyon sistemidir. Yaprak yayların üretimi, malzeme seçimi, şekillendirme, ısıl işlem, montaj ve test gibi işlemleri içerir.

1. Yaprak Yaylı Süspansiyonun Bileşenleri ve İşlevleri

• Bileşenler:
  • Yaprak Yay: Birden fazla (veya tek) yay çeliği yaprağının üst üste bindirilmesiyle oluşturulur ve U-cıvatalarıyla sabitlenir.
  • Bağlantı Elemanları: Kelepçe (shackle), merkez cıvatası, kelepçeler gibi.
  • Amortisör: Yaprak yaylarla birlikte sönümlemeye yardımcı olur.
  • Süspansiyon Aksesuarları: Burçlar, braketler, sabitleme yuvaları vb.
• İşlevler:
  • Aracın ağırlığını taşır, yol yüzeyindeki darbeleri emer.
  • Rijit destek sağlar, ağır yükler için uygundur (örneğin, kamyonlar 10-20 ton yük taşır).
  • Tekerlek hareketini yönlendirir, aks konumunu korur.
• Uygulamalar: Genellikle kamyonlarda (örneğin Dongfeng, Foton), kamyonetlerde (örneğin Ford F-150), arazi araçlarında (örneğin Jeep Wrangler) bulunur.

2. Yaprak Yayların Üretim Süreci

Yaprak yayların üretimi esas olarak damgalama, ısıl işlem ve montaj işlemlerini içerir. Döküm işlemi, yüksek tokluk ve esneklik gerektirdiğinden yaprak yaylar için nadiren kullanılır. Döküm malzemeleri (örneğin dökme demir) yeterli sertliğe sahip olsa da yeterli tokluğa sahip değildir. İşte ayrıntılı süreç:

Malzeme Seçimi

• Yay Çeliği:
  • Yaygın malzemeler: 60Si2Mn, 55CrMnA, SUP9 (Japon standardı) veya 5160 (Amerikan standardı).
  • Özellikler: Yüksek mukavemet (çekme mukavemeti 1200-1800 MPa), yüksek elastikiyet sınırı, yorulmaya dayanıklılık.
  • Karbon içeriği: %0,5-0,6, tokluğu ve dayanıklılığı artırmak için silikon, manganez, krom gibi alaşım elementleri içerir.
• Kalınlık ve Boyutlar:
  • Tek yaprak kalınlığı: 6-20 mm (yük taşıma gereksinimlerine bağlı olarak).
  • Uzunluk: 800-2000 mm, genişlik 50-100 mm.
  • Katman sayısı: 3-10 yaprak (çok yapraklı) veya tek yaprak (bazı hafif kamyonlar gibi tek yapraklı yaylar).
• Diğer Malzemeler: Sürtünmeyi ve gürültüyü azaltmak için kelepçelerde kauçuk veya poliüretan burçlar kullanılır.

Tasarım ve Planlama

• Fonksiyonel Gereksinimler:
  • Taşıma Kapasitesi: Hafif kamyonlar için 1-3 ton, ağır kamyonlar için 10-20 ton gibi aracın toplam ağırlığına (GVW) göre tasarlanmıştır.
  • Sertlik (k değeri): Genellikle 200-1000 N/mm, süspansiyon sertliğini ve konforunu etkiler.
  • Yorulma Ömrü: Milyonlarca döngüsel yüke dayanması gerekir (yaklaşık 10 yıl kullanım ömrü).
• CAD Tasarımı:
  • SolidWorks veya CATIA kullanarak yayın eğriliğini, uzunluğunu ve katman sayısını tasarlayın.
  • Sonlu elemanlar analizi (FEA) gerilim dağılımını simüle eder ve maksimum yük altında deformasyonu önler.
• Şekil: Parabolik veya çok yapraklı üst üste bindirilmiş tip. Parabolik tip daha hafiftir ve gerilim dağılımı daha düzgündür.

Şekillendirme Süreci

• Kesme:
  • Yay çeliği levhaları belirtilen boyutlarda kesmek için giyotin makası veya lazer kesme makinesi kullanın.
  • Üst üste istifleme tutarlılığını sağlamak için hassasiyet ±0,5 mm içinde kontrol edilir.
• Sıcak Şekillendirme:
  • Isıtma: Plastisiteyi artırmak için çelik levhayı 850-900°Cye (östenitleme sıcaklığı) ısıtın.
  • Damgalama veya Rulo Şekillendirme: Eğrisel bir yapı oluşturmak için hidrolik pres (1000-3000 ton) veya rulo şekillendirme makinesi kullanın. Parabolik yayların tek tek hassas bir şekilde şekillendirilmesi gerekir.
  • Avantajlar: Sıcak şekillendirme, çelik levhanın içindeki tanelerin incelmesini sağlayarak mukavemeti ve esnekliği artırır.
• Uç İşleme:
  • Kelepçe (göz oluşturma): Çelik levhanın iki ucu, aks veya şasiye bağlamak için dairesel kelepçeler halinde yuvarlanır.
  • Delme: Merkez deliği, birden fazla yayı bağlamak için merkez cıvatasını takmak için kullanılır.

Isıl İşlem

• Sertleştirme:
  • Şekillendirilmiş çelik levhayı 850-900°Cye ısıtın ve hızla soğutun (yağda veya suda sertleştirme).
  • Amaç: Sertliği (HRC 40-50) ve mukavemeti artırmak için martensitik bir yapı oluşturmak.
• Temperleme:
  • İç gerilimleri gidermek, tokluğu ve yorulma direncini artırmak için 400-600°Cde temperleyin.
  • Temperlemeden sonraki sertlik: HRC 30-40, sertliği ve esnekliği dengeler.
• Bilyalı Dövme (Shot Peening):
  • Yüzeye yüksek hızlı çelik bilyelerle çarparak basınç gerilimi uygulayın, yorulma ömrünü artırın (yaklaşık %50-100 uzatılabilir).

Yüzey İşlemi

• Pas Önleyici Kaplama:
  • Epoksi reçine veya toz boya püskürtün, kalınlık 50-100 μm.
  • Sıcak daldırma galvanizleme veya elektrokaplama, tuz püskürtme testi >500 saat.
• Yağlama: Sürtünmeyi ve gürültüyü azaltmak için çok yapraklı yaylar arasına grafit yağlayıcı sürün veya plastik rondelalar ekleyin.

Montaj

• İstifleme ve Sabitleme:
  • Çok yapraklı yaylar eğrilik boyutuna göre istiflenir ve merkez cıvatası (M12-M20) ile sabitlenir.
  • Kelepçeler (U-cıvataları) yayı aksa sabitler.
• Aksesuar Montajı:
  • Kelepçe burçları (kauçuk veya poliüretan), şasiyi ve yayı bağlar.
  • Amortisörler titreşimi kontrol etmek için yaylara paralel bağlanır.
• Hizalama: Yay eğriliğinin ve aks konumunun hizalandığından emin olun, sapma <1 mm.

Test ve Kalite Kontrol

• Sertlik Testi:
  • Sertliği (k değeri) doğrulamak için hidrolik test makinesi kullanarak yük uygulayın (1-20 ton), deformasyon miktarını ölçün.
• Yorulma Testi:
  • Kırılma olmadığından emin olmak için milyonlarca döngüsel yüklemeyi (frekans 1-3 Hz) simüle edin.
• Boyut Denetimi:
  • Eğriliği, uzunluğu ve delik konumunu kontrol etmek için üç koordinatlı ölçüm makinesi (CMM) kullanın, hassasiyet ±0,5 mm.
• Korozyon Direnci Testi:
  • Kaplama dayanıklılığını doğrulamak için tuz püskürtme testi (500-1000 saat).
• Yük Testi:
  • Deformasyon veya kırılma olmadığından emin olmak için maksimum yükü (örneğin 20 ton) simüle edin.