Giyinmek - Wear

Arka (tahrikli) bisiklet dişlileri. Yeni, sol, aşınma yok. Sağ, kullanılmış, saat yönünde sürüldüğünde belirgin bir aşınma olduğunu gösteriyor.

Aşınma , katı yüzeylerde malzemenin hasar görmesi, kademeli olarak kaldırılması veya deformasyonudur . Aşınmanın nedenleri mekanik (örn. erozyon ) veya kimyasal (örn . korozyon ) olabilir. Aşınma ve ilgili süreçlerin çalışmasına triboloji denir .

Makine elemanlarındaki aşınma, yorulma ve sünme gibi diğer süreçlerle birlikte , fonksiyonel yüzeylerin bozulmasına neden olarak, sonunda malzeme arızasına veya işlevsellik kaybına yol açar. Bu nedenle, Jost Raporu'nda ilk olarak belirtildiği gibi, aşınmanın büyük bir ekonomik önemi vardır . Aşındırıcı aşınmanın tek başına sanayileşmiş ülkelerin gayri safi milli hasılasının %1-4'üne mal olduğu tahmin edilmektedir.

Metallerin aşınması, yüzeyin ve yüzeye yakın malzemenin plastik yer değiştirmesi ve aşınma kalıntısı oluşturan parçacıkların ayrılmasıyla meydana gelir . Parçacık boyutu milimetreden nanometreye kadar değişebilir . Bu işlem, diğer metaller, metalik olmayan katılar, akan sıvılar, katı parçacıklar veya akan gazlarda sürüklenen sıvı damlacıklar ile temas yoluyla meydana gelebilir.

Aşınma hızı , örneğin yükleme tipine (örneğin darbe, statik, dinamik), türü gibi faktörler tarafından etkilenmektedir hareket (örneğin, sürgülü , haddeleme ), sıcaklık ve yağlama biriktirme işlemi ile, özellikle de içinde ve dışında giyen sınır yağlama tabakası. Tribosisteme bağlı olarak farklı aşınma tipleri ve aşınma mekanizmaları gözlemlenebilir.

Aşınma türleri ve mekanizmaları

Aşınma, genel olarak , izolasyon veya karmaşık etkileşimde meydana gelen aşınma tiplerine göre sınıflandırılır . Yaygın aşınma türleri şunları içerir:

Daha az yaygın olan diğer aşınma türleri darbe, kavitasyon ve difüzyon aşınmasıdır.

Her aşınma tipine bir veya daha fazla aşınma mekanizması neden olur . Örneğin, adeziv aşınmanın birincil aşınma mekanizması adezyondur . Aşınma mekanizmaları ve/veya alt mekanizmalar sıklıkla örtüşür ve sinerjik bir şekilde meydana gelir, bu da tek tek aşınma mekanizmalarının toplamından daha yüksek bir aşınma oranı üretir.

yapışkan aşınma

Al alaşımına karşı kayan 52100 çelik numune üzerindeki yapışkan aşınmanın (aktarılan malzemeler) SEM mikrografı. (Sarı ok kayma yönünü gösterir)

Yapıştırıcı aşınma, sürtünme teması sırasında yüzeyler arasında bulunabilir ve genellikle aşınma kalıntılarının ve malzeme bileşiklerinin bir yüzeyden diğerine istenmeyen yer değiştirmesi ve bağlanması anlamına gelir. İki yapışkan aşınma türü ayırt edilebilir:

  1. Yapıştırıcı aşınmaya, bir yüzeyden diğerine aşınma döküntüsü ve malzeme aktarımı oluşturan bağıl hareket, "doğrudan temas" ve plastik deformasyon neden olur.
  2. Yapışkan yapışma kuvvetleri, herhangi bir gerçek malzeme aktarımı olsun veya olmasın, ölçülebilir bir mesafeyle ayrılmış olsalar bile iki yüzeyi bir arada tutar.

Genel olarak, yapışkan aşınması, malzeme transferini destekleyen iki gövde kayarken veya birbirine bastırıldığında meydana gelir. Bu, yüzey katmanları içindeki çok küçük parçaların plastik deformasyonu olarak tanımlanabilir. Pürüzler veya mikroskopik yüksek noktalar ( yüzey pürüzlülüğü her bir yüzey üzerinde bulunan) kısmen atomları arasında güçlü yapışma kuvvetlerine, oksitlerin fragmanları çıkardı ve diğer yüzeyine eklenir nasıl şiddetini etkiler, ancak, aynı zamanda, enerji birikimi bağıl hareket sırasında pürüzler arasındaki plastik bölge .

Mekanizma tipi ve yüzey çekiminin genliği, farklı malzemeler arasında değişiklik gösterir, ancak "yüzey enerjisinin" yoğunluğundaki bir artışla güçlendirilir. Çoğu katı, temas halinde bir dereceye kadar yapışacaktır. Bununla birlikte, doğal olarak meydana gelen oksidasyon filmleri, yağlayıcılar ve kirleticiler genellikle yapışmayı bastırır ve yüzeyler arasındaki kendiliğinden ekzotermik kimyasal reaksiyonlar genellikle emilen türlerde düşük enerji statüsüne sahip bir madde üretir.

Yapıştırıcı aşınması, pürüzlülüğün artmasına ve orijinal yüzeyin üzerinde çıkıntıların (yani topakların) oluşmasına neden olabilir. Endüstriyel üretimde buna, sonunda oksitlenmiş yüzey tabakasını kıran ve alttaki dökme malzemeye bağlanan, topak etrafında daha güçlü bir yapışma ve plastik akış olasılığını artıran gevşeme denir .

Yapışkan aşınma için aşınma hacmi için basit bir model şu şekilde tanımlanabilir:

yük nerede , aşınma katsayısı, kayma mesafesi ve sertliktir.

aşındırıcı aşınma

Derin 'oluk' benzeri yüzey, dökme demir üzerinde aşındırıcı aşınmayı gösterir (sarı ok, kayma yönünü gösterir)

Aşındırıcı aşınma, sert, pürüzlü bir yüzey daha yumuşak bir yüzey boyunca kaydığında meydana gelir. ASTM International , katı bir yüzeye karşı zorlanan ve hareket eden sert parçacıklar veya sert çıkıntılar nedeniyle malzeme kaybı olarak tanımlar.

Aşındırıcı aşınma genellikle temas tipine ve temas ortamına göre sınıflandırılır. Temas tipi, aşındırıcı aşınma modunu belirler. Aşındırıcı aşınmanın iki modu, iki gövdeli ve üç gövdeli abrazif aşınma olarak bilinir. İki cisim aşınması, kum taneleri veya sert parçacıklar malzemeyi karşı yüzeyden çıkardığında meydana gelir. Yaygın benzetme, malzemenin bir kesme veya sürme işlemiyle çıkarılması veya yerinden çıkarılmasıdır. Üç cisim aşınması, parçacıklar kısıtlanmadığında ve bir yüzeyde yuvarlanma ve kaymada serbest olduklarında meydana gelir. Temas ortamı, aşınmanın açık veya kapalı olarak sınıflandırılıp sınıflandırılmadığını belirler. Yüzeyler birbirinden bağımsız olmak için yeterince yer değiştirdiğinde açık bir temas ortamı oluşur.

Aşındırıcı aşınmayı ve dolayısıyla malzeme çıkarma şeklini etkileyen bir dizi faktör vardır. Malzemenin çıkarılma şeklini açıklamak için birkaç farklı mekanizma önerilmiştir. Aşındırıcı aşınmanın yaygın olarak tanımlanan üç mekanizması şunlardır:

  1. çiftçilik
  2. kesme
  3. parçalanma

Sürme, malzeme yanlara, aşınma parçacıklarından uzağa kaydırıldığında meydana gelir, bu da doğrudan malzeme kaldırmayı gerektirmeyen olukların oluşmasına neden olur. Yer değiştiren malzeme, aşındırıcı parçacıkların sonraki geçişi ile çıkarılabilen oluklara bitişik sırtlar oluşturur.

Kesme, oyukların kenarlarına çok az veya hiç malzeme yer değiştirmeden malzeme yüzeyden birincil kalıntı veya mikroçipler şeklinde ayrıldığında meydana gelir. Bu mekanizma, geleneksel işlemeye çok benzer.

Parçalanma, malzeme bir kesme işlemi ile yüzeyden ayrıldığında meydana gelir ve girintili aşındırıcı, aşınma malzemesinin lokal olarak kırılmasına neden olur. Bu çatlaklar daha sonra aşınma oluğu etrafında lokal olarak serbestçe yayılır ve parçalanarak ek malzeme çıkarılmasına neden olur .

Aşındırıcı aşınma, ISO 9352 veya ASTM D 4060'a göre Taber Aşınma Testi ile kütle kaybı olarak ölçülebilir.

Tek aşındırıcı aşınma için aşınma hacmi, , şu şekilde tanımlanabilir:

yük nerede , bir pürüzlülüğün şekil faktörüdür (tipik olarak ~ 0.1), pürüzlü aşınma derecesidir (tipik olarak 0.1 ila 1.0), aşınma katsayısıdır, kayma mesafesidir ve sertliktir.

Yüzey yorgunluğu

Yüzey yorgunluğu, bir malzeme yüzeyinin, genel malzeme yorgunluğunun bir türü olan döngüsel yükleme ile zayıflatıldığı bir süreçtir. Yorulma aşınması, aşınma parçacıkları yüzeydeki mikro çatlakların döngüsel çatlak büyümesi ile ayrıldığında üretilir. Bu mikro çatlaklar ya yüzeysel çatlaklar ya da yüzey altı çatlaklardır.

sürtünme aşınması

Sürtünme aşınması, iki yüzey arasında tekrarlanan döngüsel sürtünmedir. Temas halindeki bir veya her iki yüzeyden malzemeyi kaldıracak bir süre boyunca sürtünme. Çoğu rulmanın yüzeyleri soruna direnmek için sertleştirilmiş olmasına rağmen, tipik olarak rulmanlarda görülür. Başka bir problem, sürtünme yorgunluğu olarak bilinen, her iki yüzeyde de çatlaklar oluştuğunda ortaya çıkar. Bu, rulmanın feci şekilde arızalanmasına yol açabileceğinden, iki fenomenden daha ciddi olanıdır. Aşınma ile uzaklaştırılan küçük partiküller havada oksitlendiğinde ilgili bir problem ortaya çıkar. Oksitler genellikle alttaki metalden daha serttir, bu nedenle daha sert parçacıklar metal yüzeyleri daha fazla aşındırdıkça aşınma hızlanır. Sürtünme korozyonu, özellikle su mevcut olduğunda aynı şekilde hareket eder. Köprüler gibi büyük yapılardaki korumasız mesnetler, özellikle kış aylarında köprüler tarafından taşınan otoyolların buzunu çözmek için tuz kullanıldığında, davranışlarında ciddi bozulmalara maruz kalabilir. Silver Bridge trajedisinde ve Mianus River Bridge kazasında aşındırma korozyonu sorunu vardı .

eroziv aşınma

Eroziv aşınma, son derece kısa bir kayma hareketi olarak tanımlanabilir ve kısa bir zaman aralığında gerçekleşir. Eroziv aşınma, katı veya sıvı parçacıkların bir nesnenin yüzeyine çarpmasından kaynaklanır. Çarpan parçacıklar, tekrarlanan deformasyonlar ve kesme eylemleri yoluyla malzemeyi yüzeyden kademeli olarak uzaklaştırır. Endüstride yaygın olarak karşılaşılan bir mekanizmadır. Taşıma işleminin doğası gereği, aşındırıcı parçacıkların taşınması gerektiğinde boru sistemleri aşınmaya eğilimlidir.

Eroziv aşınma oranı bir dizi faktöre bağlıdır. Parçacıkların şekli, sertliği, çarpma hızı ve çarpma açısı gibi malzeme özellikleri, aşınan yüzeyin özellikleri ile birlikte birincil faktörlerdir. Çarpma açısı en önemli faktörlerden biridir ve literatürde yaygın olarak kabul edilmektedir. Sünek malzemeler için maksimum aşınma hızı, çarpma açısı yaklaşık 30° olduğunda bulunurken, sünek olmayan malzemeler için maksimum aşınma hızı, çarpma açısı yüzeye dik olduğunda ortaya çıkar. Eroziv aşınmanın eğim açısına ve malzeme özelliklerine bağımlılığının ayrıntılı bir teorik analizi burada verilmektedir.

Belirli bir parçacık morfolojisi için, erozyon oranı, hıza bağlı bir güç yasasına uygun olabilir:

nerede bir sabittir, hızdır ve bir hız üssüdür. tipik olarak metaller için 2 - 2,5 ve seramikler için 2,5 - 3 arasındadır.

Korozyon ve oksidasyon aşınması

Korozyon ve oksidasyon aşınması hem yağlanmış hem de kuru kontaklarda meydana gelir. Temel neden, aşınmış malzeme ile aşındıran ortam arasındaki kimyasal reaksiyonlardır. Tribolojik streslerin ve korozyonun sinerjik etkisinin neden olduğu aşınmaya tribokorozyon da denir .

Aşınma aşamaları

Nominal çalışma koşulları altında, aşınma oranı normalde üç farklı aşamada değişir:

  • Yüzeylerin birbirine uyum sağladığı ve aşınma oranının yüksek ve düşük arasında değişebildiği birincil aşama veya erken alıştırma dönemi.
  • Sabit aşınmanın gözlemlenebildiği ikincil aşama veya orta yaş süreci. Bileşenin operasyonel ömrünün çoğu bu aşamada harcanır.
  • Yüzeylerin yüksek aşınma oranı nedeniyle hızlı bozulmaya maruz kaldığı üçüncül aşama veya yaşlılık dönemi.

Aşınma hızının, çalışma koşullarından ve tribofilm oluşumundan güçlü bir şekilde etkilendiğine dikkat edin . İkinci aşama, yüksek sıcaklıklar, gerinim oranları ve stresler gibi çevresel koşulların artan şiddeti ile kısalır.

Farklı çalışma koşulları altında aşınma oranını gösteren aşınma haritaları, tribolojik temaslar için kararlı çalışma noktalarını belirlemek için kullanılır. Aşınma haritaları ayrıca farklı yükleme koşulları altında baskın olan aşınma modlarını da gösterir.

Metalik yüzeyler arasındaki endüstriyel koşulları simüle eden açık aşınma testlerinde, büyük örtüşmeler ve çeşitli sürtünme mekanizmaları arasındaki simbiyotik ilişkiler nedeniyle farklı aşınma aşamaları arasında net bir kronolojik ayrım yoktur. Aşınmayı en aza indirmek ve bileşenlerin çalışma ömrünü uzatmak için yüzey mühendisliği ve işlemler kullanılır.

aşınma testi

İyi tanımlanmış koşullar altında belirli bir süre boyunca malzeme kaldırma miktarını belirlemek için farklı aşınma türleri için birkaç standart test yöntemi mevcuttur. ASTM Uluslararası Komitesi G-2, belirli uygulamalar için periyodik olarak güncellenen aşınma testlerini standart hale getirir. Triboloji ve Yağlama Mühendisleri Derneği (STLE) çok sayıda sürtünme, aşınma ve yağlama testini belgelemiştir. Standartlaştırılmış aşınma testleri, test açıklamasında belirtildiği gibi belirli bir test parametresi seti için karşılaştırmalı malzeme sıralamaları oluşturmak için kullanılır. Endüstriyel uygulamalarda daha doğru aşınma tahminleri elde etmek için, tam aşınma sürecini simüle eden koşullar altında aşınma testi yapmak gerekir.

Bir aşınma testi aşınmaya karşı bir granül malzeme direncini ölçmek için yürütülen bir testtir.

aşınma modellemesi

Reye-Archard-Khrushchov aşınma yasası klasik giyim tahmin modelidir.

aşınmayı ölçmek

aşınma katsayısı

Aşınma katsayısı, malzemelerin aşınmasını ölçmek, karakterize etmek ve ilişkilendirmek için kullanılan fiziksel bir katsayıdır.

Yağlayıcı analizi

Yağlayıcı analizi, aşınmayı ölçmenin alternatif, dolaylı bir yoludur. Burada aşınma, bir sıvı yağlayıcıda aşınma parçacıklarının varlığı ile tespit edilir. Parçacıkların doğası hakkında daha fazla bilgi edinmek için kimyasal (XRF, ICP-OES gibi), yapısal ( ferrografi gibi ) veya optik analiz ( ışık mikroskobu gibi ) yapılabilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b Chattopadhyay, R. (2001). Yüzey Aşınması - Analiz, Tedavi ve Önleme . OH, ABD: ASM-Uluslararası. ISBN'si 978-0-87170-702-4.
  2. ^ Davis, JR (2001). Korozyon ve aşınma direnci için yüzey mühendisliği . ASM Uluslararası. P. 56. ISBN 0-87170-700-4. OCLC  1027005806 .
  3. ^ Akçarin, Aydar; Bosman, Rob; Lugt, Piet M.; Drogen, Mark van (2016-06-16). "Sınır Yağlamalı Kayar Kontaklarda Oluşan Aşınma Parçacıklarının Analizi" . Triboloji Harfleri . 63 (2): 16. doi : 10.1007/s11249-016-0701-z . ISSN  1023-8883 .
  4. ^ Davis, JR, ed. (1998). Metaller El Kitabı: Masa Sürümü . ASM Uluslararası.
  5. ^ Popov, Valentin L. (2018). "Triboloji Altın Çağına Yaklaşıyor mu? Mühendislik Eğitiminde ve Tribolojik Araştırmalarda Büyük Zorluklar" . Makine Mühendisliğinde Sınırlar . 4 . doi : 10.3389/fmech.2018.00016 .
  6. ^ Varenberg, M. (2013). "Birleştirilmiş bir aşınma sınıflandırmasına doğru" . sürtünme . 1 (4): 333–340. doi : 10.1007/s40544-013-0027-x .
  7. ^ Williams, JA (2005). "Aşınma ve aşınma parçacıkları - Bazı temel bilgiler." Tribology International 38(10): 863-870
  8. ^ a b Rabinowicz, E. (1995). Malzemelerde Sürtünme ve Aşınma. New York, John Wiley ve Oğulları.
  9. ^ a b Stachowiak, GW ve AW Batchelor (2005). Mühendislik Tribolojisi. Burlington, Elsevier Butterworth-Heinemann
  10. ^ a b Glaeser, WA, Ed. (1993).
  11. ^ Davis, Joseph R. (2001). Korozyon ve aşınma direnci için yüzey mühendisliği . Malzeme Parkı, OH: ASM Uluslararası. s. 72–75. ISBN'si 978-0-87170-700-0. OCLC  69243337 .
  12. ^ a b Stachowiak, Gwidon (2006). "2.2.2 Aşınma Modları: Aşındırıcı, Yapıştırıcı, Akış ve Yorulma Aşınması". Aşınma-Malzemeler, Mekanizma ve Uygulama . John Wiley ve Oğulları. s. 11–14. ISBN'si 978-0-470-01628-2.
  13. ^ Aşınma ve Erozyonla İlgili Standart Terminoloji, Yıllık Standartlar Kitabı, Cilt 03.02, ASTM, 1987, s 243-250
  14. ^ a b ASM El Kitabı Komitesi (2002). ASM El Kitabı. Sürtünme, Yağlama ve Aşınma Teknolojisi. ABD, ASM Uluslararası. Cilt 18.
  15. ^ a b Davis, JR (2001). Korozyon ve aşınma direnci için yüzey mühendisliği . ASM Uluslararası. s. 61–67. ISBN'si 0-87170-700-4. OCLC  1027005806 .
  16. ^ Mamata, KP (2008). "Hidro türbinlerde silt erozyonu üzerine bir inceleme." Yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji incelemeleri 12(7): 1974.
  17. ^ ARABA, Duarte; FJ, de Souza; VF, dos Santos (Ocak 2016). "Bir girdap odası ile dirsek erozyonunun azaltılması". Toz Teknolojisi . 288 : 6-25. doi : 10.1016/j.powtec.2015.10.032 .
  18. ^ a b Sinmazçelik, T. ve İ. Taşkıran (2007). "Polifenilensülfür (PPS) kompozitlerinin erozif aşınma davranışı." Mühendislikte malzemeler 28(9): 2471-2477.
  19. ^ Willert, Emanuel (2020). Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin: Grundlagen und Anwendungen (Almanca). Springer Vieweg.
  20. ^ Stachwaik, Gwidon W.; Batchelor, Andrew W. (2005). Mühendislik tribolojisi (3. baskı). Elsevier Inc. Bibcode : 2005entr.book.....W .
  21. ^ Chattopadhyay, R. (2004). Gelişmiş Termal Destekli Yüzey Mühendisliği Prosesleri . MA, ABD: Kluwer Akademik Yayıncılar. ISBN'si 978-1-4020-7696-1.
  22. ^ Bisson, Edmond E. (1968). Çeşitli Aşınma Modları ve Bunları Kontrol Eden Faktörler . NASA Teknik Memorandum TM X-52426.
  23. ^ "Yağ analizinde yağlama teorisi | Yağ Analizini Öğrenin" . Learnoianalysis.com . 2017-11-30 alındı .

daha fazla okuma

  • Bowden, Tabor: Katıların Sürtünmesi ve Yağlanması (Oxford:Clarendon Press 1950).
  • Kleis I. ve Kulu P.: Katı Parçacık Erozyonu . Springer-Verlag, Londra, 2008, 206 s.
  • Zum Gahr K.-H.: Malzemelerin mikro yapısı ve aşınması , Elsevier, Amsterdam, 1987, 560 s.
  • Jones JR: Lubrication, Friction ve Wear , NASA-SP-8063, 1971, 75 s. Güzel, ücretsiz ve iyi bir belge burada bulunabilir .
  • SC Lim. Aşınma Mekanizması Haritalarında Son Gelişmeler. kabile. Uluslararası 1998; 31; 87-97.
  • HC Meng ve K.C Ludema. 1995 giymek; 183; 443-457.
  • R. Bosman ve DJ Schipper. 2012 giymek; 280; 54-62.
  • MW Akram, K. Polychronopoulou, AA Polycarpou. kabile. Uluslararası: 2013; 57;9 2–100.
  • PJ Blau, Tribosistem Analizi - Aşınma Sorunlarının Teşhisine Pratik Bir Yaklaşım. CRC Press, 2016.

Dış bağlantılar