MoS2 KATKILI PA 66 rulmanlı makaranın kaplama yapılmış AISI 1050 imalat çeliği karşısında aşınma davranışının incelenmesi

Polimer malzemeler, birbirleri ile sürtünerek çalıştığı polimer ve metal malzemeler ile birlikte endüstride yaygın olarak kullanılan malzeme çiftleridir. Polimer malzemeler ve kompozitler, kirlenmeyle ilgili problemlere sahip yağlama ihtiyacından kaçınmak için kendinden yağlama özelliklerinin kullanıldığı dişliler, kamlar, yataklar, güç aktarma kayışları gibi kayma/yuvarlanma parçalarında yaygın olarak kullanılırlar. Plastikler, sanayinin tüm alanlarında yaygın olarak kullanılan, ucuz ve kolay temin edilir malzemelerdir. Bunun yanı sıra düşük mukavemetli olduklarından aşınma yoluyla yıpranıp kullanılamaz hale gelirler.Karşılıklı çalışan iki malzeme çifti arasında temas meydana geldiğinde sürtünme ve aşınma problemi meydana gelmektedir. Polimerlerin aşınmasında üç temel mekanizma rol oynamaktadır. Bunlar, adhesiv aşınma, abrasif aşınma ve yorulma aşınmasıdır. Aşınma direncinin artması ve sürtünme katsayısının azalması doğru malzeme çifti seçimine bağlıdır.Aşınma, katı, sıvı veya gaz temasının mekanik etkisiyle malzemenin yer değiştirmesi veya ayrılmasıyla katı yüzeyinde meydana gelen hasar olarak tanımlanmaktadır. Bu hasar çoğunlukla malzeme kaybını da içermektedir. Aşınma konusunda yapılan araştırmalar neticesinde bir çok aşınma tipi ve kategorisi tanımlanmasına rağmen belli bir standart oluşturulamamıştır. Bu standartın oluşturulamamasında aşınma mekanizmalarının malzemenin tipine, ortam koşullarına, işletme şartlarına göre değişkenlik göstermesi yatmaktadır. Korozyon da aşınmaya etki eden faktörler arasında bulunabilmektedir. Aralarında bulunan sinerjik ilişkilerden dolayı birbirini tetikleyen faktörler olarak karşımıza çıkmaktadırlar. Ortam, ara yüzey ve malzeme üçgeninde meydana gelen korozyon metallerin doğada bulundukları hale dönmesinde itici bir güç olarak görev yaparken, bu süreç sonucunda oluşan korozyon ürünleri malzeme yüzeyinde birikir, çözünür ve malzeme iç yapısında değişikliklere sebep olur. Bu durum da malzeme yüzey özelliğinin değişmesine, ağırlık kaybına ve yapısal süreksizlik oluşumu gibi korozyon hasarı meydana getirmektedir. Malzeme yüzeyinde meydana gelen bozulmalar karşı malzeme için de sorun teşkil etmektedir. Bu durumda, sadece korozyona uğrayan malzeme yüzeyi değil beraber çalıştığı karşı yüzey de bu hasardan etkilemektedir. Bu durumda aşınmayı kontrol etmek için korozyona karşı da önlem alma ihtiyacı gerekir. Korozyonu önlemek için bir yöntem de korozyona uğrama potansiyeline sahip malzeme üzerine kaplama yapmaktır. Yapılan çalışma ile asansör kapı mekanizmalarında kullanılan MoS2katkılı poliamid 66 malzemesinden üretilen rulmanlı makaranın farklı kaplama türleri karşısında çalıştırılmasıyla aşınma davranışının incelenmesi amaçlanmıştır. Doğrusal bir ray üzerinde çalışan bu makaranın mekanizmadaki görevi hem kayma hem de yuvarlanma hareketi yaparak kapı panellerinin açılıp kapanmasını sağlamak ve aynı zamanda kapı panel ağırlığını taşımaktır. Yapılan çalışmada bu görevler göz önünde bulundurularak tasarlanan makaranın çalışmasını simüle eden bir çift disk deney düzeneği kullanılmıştır. Deney düzeneği aynı anda dört makaranın test edilmesine izin verecek şekilde dizayn edilmiştir. 400 mm çapında bir disk etrafına aralarında 90° açı olacak şekilde konumlandırılmış ve pnömatik kollar yardımıyla değiştirilebilen basınç değerleriyle diske teması sağlanan makaralar, diskin ayarlanabilen hızı ile dönerek hem kayma hem de yuvarlanma hareketi yapmaktadır. Deney düzeneğindeki manyetik bir sensörün disk üzerine sabitlenmiş mıknatısı kullanarak devir sayısını göstermesi ile kayma mesafesi hesaplanabilmektedir. Deney düzeneği kullanılarak kayma hızı, makaralara gelen yük miktarı, makara malzemesi veya geometrisi, ray malzemesi veya geometrisi değiştirilip çeşitli testler yapılabilmektedir. Çalışmada makara malzemesi ve geometrisi, ray geometrisi, kayma hızı ve yük miktarı sabit tutularak ray malzemesi üzerine yapılan kaplamalar değiştirilip üç farklı deney yapılmıştır.Ray malzemesi kaplaması olarak olarak ekonomik nedenlerden dolayı piyasada tercih edilen kataforez, toz boya ve galvaniz kaplama seçilmiştir. Aşınma davranışını incelemek için deney başlangıcından bitişine kadar sık aralıklarla makarada meydana gelen kütle kaybı hassas terazi ile ölçülmüş ve makaranın ray ile temas ettiği noktadan kızıl ötesi termometre ile sıcaklık değeri okunmuştur. Manyetik sensöre bağlı sayaç ile de kayma mesafesi hesaplanarak aşınma miktarının ve sıcaklığın kayma mesafesi değişimi grafiklerle gösterilmiştir. Her deney 1.256 m/s sabit hız ve 3 MPa sabit basınç değerleri kullanılarak üç farklı kaplama ile gerçekleştirilmiştir. Her üç deney ile 1500 km kayma mesafesine ulaşılmıştır. Aşınma oranları hesaplandığında en fazla oranı kataforez kaplama vermesine rağmen makaralar üzerinde en az aşınma hasarının da kataforez kaplama ile yapılan deney sonucunda elde edildiği gözlemlenmiştir.