TRİBOLOJİ: Hareketli Yüzeylerin Etkileşimi – Bölüm 3

TRİBOLOJİNİN RULMAN TASARIMINA UYGULANMASIYLA NE GİBİ SONUÇLAR ELDE EDERİZ?

Triboloji ölçülebilir ürün kalitesinin artmasını nasıl sağlayabilir?

Tribolojik testler, yeni ve daha iyi malzeme tasarımlarını yönlendirmek için malzemelerin tribo performansı hakkında bilgi edinmemizi sağlar. Bunun sonrasında belirli ve daha iyi tribolojik özellikleri elde etmek için çeşitli malzeme bileşimlerini seçebiliriz.

Tribolojik test sonuçları ve yüzey analiz yöntemleri sürtünme, aşınma, bozulma mekanizmaları, malzemelerin transfer film kinetiği ve çeşitli faktör ve etkilere dayanan yeni prototiplerin tribo performanslarını tahmin etmemize yardımcı olmaktadır. Bu bilgiler, dolgu maddesi, dolgu maddesi konsantrasyonu, dolgu maddelerinin sinerjik etkileri, malzeme yapısının yanı sıra sistem yapısının diğer elemanlara etkisi de dahil olmak üzere çeşitli malzeme bileşimlerinin etkileri gibi değişkenleri anlamaya yardımcı olur.

 Triboloji, verimliliği nasıl artırır ve rulman malzemelerinin ömrünü nasıl uzatır?

 Sürtünme açısından optimize edilmiş temas yüzeyleri

  • Sürtünme sistemini etkileyen kritik faktörleri tanımlama
  • Verimliliği artırmak ve aşınmayı azaltmak için aşağıdakileri içeren çözümleri tanımlama:

Sürtünme ve aşınmaya karşı optimize edilmiş malzemelerin kullanımı,
Düşük sürtünme ve aşınma seviyelerini sunabilen malzeme eşleştirmelerini optimize etmek
Doğru yağlayıcıları seçmek ve kullanmak,
Genel sürtünme sisteminin performansı üzerinde faydalı bir etkiye sahip tasarım değişikliklerine ulaşmak.

Triboloji araştırmalarının sağladığı gelişmeler örnek olarak nelerdir?

 Sürtünme bilimi üzerine yapılan araştırmalarla ilerleyen rulman teknolojisindeki tarihsel gelişmelere genel bir bakış konulu makaleyi Eureka Dergisi‘nde okumanızı tavsiye ederiz. Eski Mısırlılar tarafından kullanılan ilkeli makaralı rulmanları, M.Ö. 40 Romalılar tarafından kullanılan bilyalı rulmanları ve sertleştirilmiş çelik ve oksit bazlı seramiklerin ısıl işlemlerinin rolleri bu yazıda ele alınmaktadır. Aynı zamanda GGB tarafından kendiliğinden yağlanmalı (self-lubricating) ilk kaymalı metal-polimer yatağın geliştirilme sürecinden de bahsedilmektedir.

Hangi sektörlerde ve uygulamalarda triboloji yararlıdır?

 Triboloji iki temas yüzeyinin birbirine göre hareket ettiği uygulamalarda merkezi bir rol oynar. Bazı endüstriler görev kritikliği, sürekli çalışma gereksinimleri veya aşırı koşullar nedeniyle tribolojik sistemlere daha yüksek taleplerde bulunurlar.

ÜRÜN VEYA SÜRTÜNME/AŞINMA DENEYLERİNİ TASARLARKEN BİR MÜHENDİS NELERİ DİKKATE ALMALIDIR?

 Bu konu uygulamaya göre değişkenlik gösterir. Bazı uygulamalar düşük sürtünme (örneğin rulman malzemeleri) gerektirirken, diğerleri yüksek sürtünme gerektirmektedir (örneğin fren sistemleri). Uygulamaların büyük çoğunluğu için, malzemelerin asgari aşınması birincil hedeftir. Birçok uygulama için, düşük sürtünme seviyeleri ve iyi aşınma performansı arasında belirlenmiş genellikle bir denge noktası hedeflenir.

Sürtünme ve aşınmayı belirleyecek deneyler tasarlanırken, tribolojik test için kategori I’deki saha testlerinden kategori VI’daki en basit laboratuvar modeli testlere kadar altı ana kategoriden biri seçilebilir.

Kategori I: Normal çalışma koşullarında bir saha denemesi gerçekleştirilir (genişletilmiş çalışma koşullarını da içerebilir). Bu test düşük tekrarlanabilirlik ile sonuçlanır, fakat test ortamı tribolojik sistemin karşı karşıya kalacağı gerçek dünya şartlarına yakındır.

Kategori II: Deneyler, bir tesis veya işletme ortamında eksiksiz ekipman parçası ile gerçekleştirilir. Bu deneyler normal çalışma koşullarına yakın sonuçlar elde edebilir ve genişletilmiş çalışma koşullarını yinelemek için belirli bir süre boyunca yapılabilir; böylelikle de çevresel faktörler de minimize edilmiş olur.

Kategori III: Bileşenler, alt sistemler veya düzenekler, genişletilmiş çalışma koşullarına yaklaşan bir laboratuarda test edilir ve orta tekrarlanabilirlik sağlar.

Kategori IV: Laboratuvar testleri, ölçeklendirilmiş test cihazı kullanılarak seri standart bileşenler üzerinde gerçekleştirilir.

 Kategori V: Deneyler, mükemmel tekrarlanabilirlik ile normal çalışma koşullarını yakın bir şekilde test ekipmanı ile bir örnek üzerinde gerçekleştirilir.

Kategori VI: Basit laboratuvar test cihazları ile bir tezgah testi uygulanır.

I’den III’e kadar olan kategorilerde, orijinal toplam sürtünme küme yapısının tutarlı kaldığını ve sadece kolektif stresin basitleştirildiğini hatırlamak önemlidir. Kategori II ve III, kategori I’den daha fazla tekrarlanabilir kollektif stres sunmaktadır.

Buna karşın, IV’den VI’ya kadar olan kategorilerde, sistem yapısı, test sonuçlarının karşılaştırılabilir pratik tribo-teknik sistemlere aktarılabilirliğindeki azalan öngörülebilirlik dezavantajı ile basitleştirilmiştir. IV’ten VI’ya kadar olan bölümler, alt tribo-temas için daha iyi metroloji (yani ölçüm tutarlılığı), daha düşük maliyet ve daha sıkı bir test zaman aralığı sunar.

Bu nedenle test süreleri ve test maliyetleri açısından kategori I’den VI’ya doğru bir sıra ile önemli ölçüde artış görülür, ancak test sonuçlarının aktarılabilirliği de aynı şekilde artar.