Film Mukavemeti

Baz yağ viskozitesi, metalden metale yüzey temasının üstesinden gelmek için yetersiz olabilir. Bu durumda baz yağ ve katkı kimyası, bir yüzey koruma mekanizması oluşturmak için birlikte çalışır. Bu sayede film mukavemeti ortaya çıkar.

Bu sınır koşulları sırasında sınır yağlama, mekanik yüzeylerin kimyasal ve fiziksel özelliklerinden etkilenir. Katkıda bulunan çevresel faktörlerde etkisini gösterir. Daha ağır yükler, yüksek sıcaklıklar ve daha düşük bağıl yüzey hızları olduğunda bile film mukavemeti iyileşir.

Tahmini okuma süresi 8 dakika

Yağlayıcı Film Mukavemetinin Önemi

Film mukavemeti, bir makinenin dahili bileşenlerini aşınma ve bozulmadan korumak için en kritik yağlayıcı özelliklerinden biridir. Yağlayıcının baz stokundan ve katkı maddelerinden büyük ölçüde etkilenir. Bu yazımızda da bir yağlayıcının film mukavemetinin önemini ve etkinliğini neyin etkilediğini detaylı bir şekilde bulabilirsiniz.

Film Kalınlığı

Yağlama deyince aklınıza ne geliyor? İki metal yüzeyi ayırmak için film mukavemeti oluşturan madde baz yağ olabilir. Sonuç olarak birincil amaç metal yüzeylerin birbirine temas etmesinden kaçınmaktır.

Baz yağın bu durumda ayırma işlemini gerçekleştirebilmesi için üç faktörün dengede olması gerekir. Bu faktörler bağıl hızlar, baz yağın viskozitesi ve yük miktarıdır.

Bu üç faktör ayrıca sıcaklık ve kirlilik gibi diğer unsurlardan da etkilenir. Film kalınlığı bu faktörler arasındaki dengenin sonucu olduğu zaman hidrodinamik yağlama olarak adlandırılır.

Yuvarlanma teması (ihmal edilebilir göreceli kayma hareketi) olan uygulamalarda, daha büyük yerel basınç noktalarında bile metal yüzeyler arasında film kalınlığı oluşabilir. Bu baskı noktaları da film mukavemeti konusunda önemli bir rol oynar.

Baz yağın basınç-viskozite ilişkisi, daha yüksek basınçlar nedeniyle yağın viskozitesinin geçici olarak artmasına izin verir. Buna elastohidrodinamik yağlama denir. Bu durumda çok ince de olsa tam bir film ayrımı kalır.

Uygulamada film kalınlığı azaltılmış, sürtünme ve aşınma için en iyi fırsatı sağlayarak makine yüzeylerini ayrı tutmak en iyisidir. Ancak, yetersiz bağıl hız, yetersiz viskozite veya çok fazla yük olması gibi bu film kalınlığı koşulları karşılanmazsa ne olur?

Çoğu makine tasarımı ve çalışma parametresi, başlatma, durdurma veya yönlü hareketteki değişiklikler gibi yetersiz hızın olduğu durumları beraberinde getirir.

Sıcaklık çok fazla yükseldiğinde, viskozitenin azalmasına neden olduğunda veya aşırı kirlenme durumlarında film boşluğunda aşındırıcı temasa katkıda bulunduğunda da film mukavemeti konusunda endişelerin oluşmasına neden olabilir.

Hidrodinamik veya elastohidrodinamik yağlama önkoşulları karşılanmadığında, baz yağın sınır temas koşulları adı verilen durum sırasında desteğe ihtiyacı olacaktır. Bu destek, aşınma ve sürtünme kontrol katkılarını içerir.

Baz yağ katkı maddeleri, beklenen sınır koşullarını hafifletmek üzere formüle edilen özel yağlayıcı ürünü (yağ veya gres) üretmek için dikkatlice karıştırılır. Yağlayıcı daha sonra film mukavemeti ve sınır yağlama özelliklerine sahiptir.

Yağlanmış Yüzey Etkileşimleri

Moleküler düzeyde temas eden mekanik yüzeyleri gözlemleyecek olsaydınız, çok pürüzsüz olacak şekilde işlenmiş olsalar ve çıplak gözle bu şekilde görünseler bile nispeten pürüzlü olabileceklerini görürdünüz. 

Bu durum, dünyanın uzaydaki bir astronotun perspektifinden mükemmel bir küre gibi görünmesiyle karşılaştırılabilir. Ancak dünya yüzeyinde duran biri tarafından bakıldığında tüm yükseklik ve derinliklerde dağlar ve vadilerle doludur.

Bu önemlidir, çünkü iki yağlanmamış metal yüzey temas edebilir. Gerçek temas alanı görünen temas alanından önemli ölçüde daha az olacaktır. Yüzeyler, yalnızca pürüzler olarak adlandırılan bu “mikroskobik dağların” en yüksek olduğu diğer yüzeye ulaştığı yerlere temas edecek ve alt pürüzlerin temas etmesini önleyecektir.

Bu pürüzlü yüzeyler daha sonra metallerin karşılık gelen kesmesinde film mukavemetine bağlı olarak elastik olarak deforme olabilir. Böylece gerçek temas alanı yükteki artışla orantılı olarak artacaktır. Çünkü ilk temas noktaları önce elastik olarak deforme olacak ve daha fazla temas noktasını bağlanacaktır.

Film Mukavemeti; Sürtünme

Etkileşen yüzeylerin kayma hareketine karşı direnç olan sürtünme, kendisini etkileyen birkaç parametreye veya sürece tabidir. Çoğu insan, yüzeyin pürüzlülüğünü sürtünmeye katkıda bulunan birincil parametre olarak görür.

Ancak, gerçek temas alanının görünen temas alanının yüzde 1’inden daha az olabileceği düşünüldüğünde, gerçek pürüzlülük çok daha az ilişkili hale gelir. Film mukavemeti konusunda sürtünmeye katkıda bulunan en önemli süreç, atomik düzeyde pürüz temasında meydana gelen yapışkan bağların bir sonucudur.

Film Mukavemeti; Yüzey Etkileşimlerini Azaltma

Sürtünme ve aşınma kontrolü, katkı maddeleri ve baz yağ içinde küçük miktarlarda formüle edilmiştir. Aynı zamanda metal yüzey çekiciliğini artıran polar özelliklere sahiptir. 

Söz konusu bu çekimler daha sonra, yeterli film mukavemeti ve film kalınlığına yol açan koşullarla ters ilişkili olan etkileşim koşullarının bir sonucu olarak yüzeyle kimyasal olarak reaksiyona girmeye teşvik edilir.

Makine yüzeyleri daha yüksek basınç ve sıcaklıklarla etkileşime girer. Katkı maddeleri, makine yüzeyinde daha yumuşak olan ilk moleküler katmanlar oluşturur. Metalden metale temasının (aşınma) tipik etkilerini azaltır. Bu sürtünme kontrol katmanları, temas sırasında doğrudan kesme film mukavemeti seviyesini azaltır. Bir yandan da fedakâr hale gelir.

İlk katmanlar, metalden metale pürüzlülük sınır koşullarından kaynaklanan güçlü bağlara kıyaslanır. Yağlayıcıların daha zayıf moleküler bağlarının daha az kuvvetle salınmasına izin vererek sürtünmeyi azaltabilir.

Düşük kesme film mukavemeti oluşumu aynı zamanda baz stok tipinden ve mekanik yüzeylerin metalürjisinden etkilenir.

Bu sürtünmeyi azaltmaya ve aşınma oluşumunu kontrol etmeye yardımcı olan üç tür katkı maddesi vardır. Sürtünme düzenleyiciler, aşınma önleyici katkı maddeleri ve aşırı basınç katkı maddeleri.

Sürtünme Düzenleyiciler

Baz yağa eklenen yağ asidi gibi polar bileşikler, bir sabun film mukavemeti oluşturur. Bu şekilde düşük kayma hızlarında sürtünmeyi azaltır. Tipik olarak, motor veya şanzıman gibi düşük hızlarda sürtünmeyi ve yapışmayı azaltır. Bunun için yakıt ekonomisine duyarlı bileşenlerde kullanılırlar.

Aşınma önleyici katkı maddeleri gibi davranır. Ancak daha hafif yüklerde daha etkilidirler ve yüksek sıcaklık gerektirmezler. Ortaya çıkan düşük kesme mukavemetli sabun, daha yüksek sıcaklıklarda parçalanır. 

Aşınma Önleyici Katkılar

Bu polar bileşikler tipik olarak çinko dialkilditiofosfat (ZDDP) tipi katkı maddesi gibi kükürt veya fosfor bazlıdır. Metal yüzey ile sadece sınır koşullarında kimyasal olarak reaksiyona girecek şekilde tasarlanmıştır.

Bununla birlikte, aşınma önleyici katkı maddeleri, daha aktif hale geldikleri ve bir bariyer film mukavemeti oluşturdukları daha yüksek sıcaklıklarda daha etkilidir. ZDDP tipi katkı maddeleri, aşınma koruması için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca yağdaki antioksidanlar olarak da faydalıdır.

Aşırı Basınç Katkıları (Çizilmeyi Önleyici Katkılar)

Sürtünme düzenleyiciler ve hatta aşınma önleyici katkı maddeleri daha az kullanışlı hale gelir. Bu nedenle yüzey sıcaklıkları çok yükseldiğinde bozulur. Aynı zamanda kükürt ve fosfor bazlı olan aşırı basınç katkı maddeleri bulunur. Yüksek yüzey sıcaklıkları beklendiğinde en iyi seçimdir.

Bu katkı maddeleri, metal yüzey reaksiyonları ile düşük kesme mukavemetli gösterir. Sabun benzeri bir film oluşturur ve oldukça yüksek sıcaklıklara dayanabilir. Reaksiyon geliştirilecek film mukavemeti için faydalıdır. Ancak reaksiyon daha reaktif metallerin kimyasal korozyonuna neden olma potansiyeline sahip olduğunda dikkatli olmak önemlidir.

• Dişli Yağları Seçerken Bilmeniz Gerekenler
• Rulman Gres Yağı Seçimi
• Kavitasyon
• Metal Sektörü
• Gıda Gresi Seçimi