HALKA ÜZERİNDE BLOK AŞINMASI DEĞERLENDİRMESİNİN ÖNEMİ

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada, Nanovea Mekanik Test Cihazı paslanmaz çelik SS304 ve alüminyum Al6061 metal alaşım numunelerinin YS ve UTS değerlerini ölçmektedir. Numuneler, Nanovea'nın indentasyon yöntemlerinin güvenilirliğini gösteren yaygın olarak bilinen YS ve UTS değerleri için seçilmiştir.

Bir H-30 bloğunun bir S-10 halkası üzerindeki kayma aşınma davranışı, Block-on-Ring modülü kullanılarak Nanovea'nın tribometresi tarafından değerlendirildi. H-30 bloğu 30HRC sertlikte 01 takım çeliğinden yapılırken, S-10 halkası 58 ila 63 HRC yüzey sertliğinde ve ~34,98 mm halka çapında 4620 tipi çelikten yapılmıştır. Aşınma davranışı üzerindeki etkiyi araştırmak için kuru ve yağlanmış ortamlarda Block-on-Ring testleri yapıldı. USP ağır mineral yağında yağlama testleri yapıldı. Aşınma izi Nanovea kullanılarak incelendi 3D temassız profilometre. Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir. Aşınma oranı (K), K=V/(Fxs) formülü kullanılarak değerlendirilmiştir; burada V aşınmış hacim, F normal yük, s ise kayma mesafesidir.

SONUÇLAR VE TARTIŞMA

Şekil 2 kuru ve yağlanmış ortamlarda Halka Üzerinde Blok testlerinin sürtünme katsayısını (COF) karşılaştırmaktadır. Blok, kuru bir ortamda, yağlanmış bir ortama göre önemli ölçüde daha fazla sürtünmeye sahiptir. COF
ilk 50 devirdeki alıştırma periyodu sırasında dalgalanır ve 200 devir aşınma testinin geri kalanı için ~0,8'lik sabit bir COF'ye ulaşır. Karşılaştırıldığında, USP ağır mineral yağlamada gerçekleştirilen Block-on-Ring testi, 500.000 devir aşınma testi boyunca 0,09'luk sabit düşük COF sergiliyor. Yağlayıcı, yüzeyler arasındaki COF'yi ~90 kat kadar önemli ölçüde azaltır.

Şekil 3 ve 4, kuru ve yağlanmış aşınma testlerinden sonra bloklardaki aşınma izlerinin optik görüntülerini ve kesit 2D profillerini göstermektedir. Aşınma izi hacimleri ve aşınma oranları Tablo 2'de listelenmiştir. Kuru aşınma testinden sonra 200 devir için 72 rpm'lik daha düşük bir dönme hızında çelik blok 9,45 mm˙'lik büyük bir aşınma izi hacmi sergilemektedir. Buna karşılık, mineral yağlayıcıda 500.000 devir için 197 rpm'lik daha yüksek bir hızda gerçekleştirilen aşınma testi, 0,03 mm˙'lik önemli ölçüde daha küçük bir aşınma izi hacmi oluşturur.

Şekil 3'teki görüntüler, yağlanmış aşınma testindeki hafif aşınmaya kıyasla kuru koşullardaki testler sırasında ciddi aşınma meydana geldiğini göstermektedir. Kuru aşınma testi sırasında oluşan yüksek ısı ve yoğun titreşimler metalik döküntülerin oksitlenmesini teşvik ederek ciddi üç cisim aşınmasına neden olur. Yağlı testte mineral yağ sürtünmeyi azaltır ve temas yüzeyini soğutur, ayrıca aşınma sırasında oluşan aşındırıcı kalıntıları uzaklaştırır. Bu da aşınma oranının ~8×10ˆ kat azalmasına yol açar. Farklı ortamlarda aşınma direncindeki bu önemli farklılık, gerçekçi hizmet koşullarında uygun kayma aşınması simülasyonunun önemini göstermektedir.

Test koşullarında küçük değişiklikler yapıldığında aşınma davranışı büyük ölçüde değişebilir. Nanovea'nın tribometresinin çok yönlülüğü, yüksek sıcaklık, yağlama ve tribokorozyon koşullarında aşınma ölçümüne olanak sağlar. Gelişmiş motorun hassas hız ve konum kontrolü, aşınma testlerinin 0,001 ila 5000 rpm arasında değişen hızlarda gerçekleştirilmesini sağlayarak, farklı tribolojik koşullarda aşınmayı araştırmak için araştırma/test laboratuvarları için ideal bir araç haline getirir.

Numunelerin yüzey durumu Nanovea'nın temassız optik proÿlometresi ile incelenmiştir. Şekil 5, aşınma testlerinden sonra halkaların yüzey morfolojisini göstermektedir. Kayma aşınma sürecinin yarattığı yüzey morfolojisini ve pürüzlülüğü daha iyi göstermek için silindir formu çıkarılmıştır. Üç gövdeli aşınma süreci nedeniyle 200 devirlik kuru aşınma testi sırasında önemli yüzey pürüzlenmesi meydana gelmiştir. Kuru aşınma testinden sonra blok ve bilezik sırasıyla 14,1 ve 18,1 µm pürüzlülük Ra sergilerken, daha yüksek hızda uzun süreli 500.000 devir yağlanmış aşınma testi için bu değerler 5,7 ve 9,1 µm'dir. Bu test, piston segmanı-silindir temasının uygun şekilde yağlanmasının önemini göstermektedir. Şiddetli aşınma, yağlama olmadan temas yüzeyine hızla zarar verir ve servis kalitesinin geri döndürülemez şekilde bozulmasına ve hatta motorun kırılmasına neden olur.

SONUÇ

Bu çalışmada, Nanovea'nın Tribometresinin, ASTM G77 Standardını takip eden Block-on-Ring modülünü kullanarak bir çelik metal çiftinin kayma aşınma davranışını değerlendirmek için nasıl kullanıldığını gösteriyoruz. Yağlayıcı, malzeme çiftinin aşınma özelliklerinde kritik bir rol oynar. Mineral yağ, H-30 bloğunun aşınma oranını ~8×10ˆ kat ve COF'yi ~90 kat azaltır. Nanovea'nın Tribometresinin çok yönlülüğü, onu çeşitli yağlama, yüksek sıcaklık ve tribokorozyon koşulları altında aşınma davranışını ölçmek için ideal bir araç haline getirir.

Nanovea'nın Tribometresi, önceden entegre edilmiş tek bir sistemde isteğe bağlı yüksek sıcaklıkta aşınma, yağlama ve tribo-korozyon modülleri ile ISO ve ASTM uyumlu döner ve doğrusal modları kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar. Nanovea'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt katmanların tüm tribolojik özelliklerinin belirlenmesi için ideal bir çözümdür.