Çinko-alüminyum esaslı alaşımlardan üretilen kaymalı yatakların statik ve dinamik yük altındaki tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Examination of tribological properties of bearings produced from zinc-aluminum based alloys under static and dynamic loading
Yazar: GENÇAĞA PÜRÇEK
Danışman: PROF.DR. TEMEL SAVAŞKAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2000
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Aşınma = Wear ; Dinamik yükler = Dynamic loads ; Kaymalı yatak = Slide bearing ; Statik yükler = Static loads ; Tribolojik özellikler = Tribological properties ; Çinko-alüminyum alaşımları = Zinc-aluminum alloys

Özet:
ÖZET Değişik kimyasal bileşime sahip, bir dizi çinko-alüminyum, çinko-alüminyum-bakır ve çinko-alüminyum-bakır-silisyum alaşımı kokil döküm yöntemiyle üretildi. Üretilen alaşımların iç yapı ve mekanik özellikleri dökülmüş ve 150°C'de stabilize edilmiş durumlarda incelendi. Alaşımların sürtünme ve aşınma özellikleri disk-çubuk esaslı bir aşınma deney düzeneği yardımıyla, bu alaşımlardan üretilen yatakların tribolojik özellikleri ise bir yatak deney düzeneği yardımıyla hem statik hem de dinamik yükleme koşullan altında incelendi. İncelemeler sonucunda, çinko-alüminyum esaslı alaşımların ve bu alaşımlardan üretilen yatakların, genelde geleneksel bir yatak malzemesi olan CuSnl2 bronzu ve bu bronzdan üretilen yataklardan daha yüksek aşınma direnci sergiledikleri gözlendi. Çinko- alüminyum esaslı alaşımlar içerisinde en düşük hızlı aşınmanın en düşük sürtünme katsayısına sahip olan ZnA140Cu2Sil alaşımında, yataklar içerisindeki en düşük hızlı aşınmanın ise bu alaşımdan üretilen yatakta meydana geldiği görüldü. Uygulanan stabilizasyon işleminin, çinko-alüminyum esaslı alaşımlar ile bu alaşımlardan üretilen yatakların statik yük altodaki aşınma direncini azalttığı, dinamik yük altındaki aşınma direncini ise artırdığı belirlendi. Dökülmüş durumdaki alaşımlardan üretilen yatakların statik yükleme durumunda, dinamik yükleme durumuna göre daha yüksek aşınma direnci sergiledikleri görüldü. Ayrıca, monotektoid esaslı alaşımlardan üretilen yatakların aşınma dkencinin artan bakır oram ile arttığı, % 2 bakır oranından sonra ise azaldığı belirlendi. Çinko-alüminyum esaslı alaşımlar ile bu alaşımlardan üretilen yatakların statik yükleme durumundaki aşınma davranışlarının birbirine çok benzedikleri görüldü. Bu nedenle, alaşımların aşınma davranışı hakkında çubuk-disk esaslı aşınma deney düzeneği yardımıyla elde edilen bulguların, bu alaşımlardan üretilen yatakların aşınma davranışı için de büyük ölçüde geçerli olduğu sonucuna varıldı. Bu çalışmada elde edilen bulguların değerlendirilmesi sonucunda, dökülmüş ve ısıl işlem görmüş durumdaki çinko-alüminyum esaslı alaşımlardan üretilen yatakların gerek statik, gerekse dinamik yük altında bronz yataklardan daha üstün aşınma direnci sergiledikleri belirlendi. İncelenen yataklar içerisinde en üstün aşınma davranışı ise ZnA140Cu2Sil alaşımından üretilen yataklardan elde edildi. Anahtar Kelimeler: Çinko-Alüminyum Esaslı Alaşımlar, Aşınma Deney Düzenekleri, Statik ve Dinamik Yükleme, Kaymalı Yataklar, Sürtünme ve Aşınma.

Abstract:
SUMMARY Examination of Tribological Properties of Bearings Produced from Zinc- Aluminum Based Alloys Under Static and Dynamic Loading A series of zinc-aluminum, zmc-alüminum-copper and zinc-aluminum-copper- silicon alloys were produced by permanent mould casting. The microstructure and mechanical properties of the alloys were examined in the as cast and heat treated conditions and the effect of chemical composition and heat treatment on the properties of these alloys were determined. The friction and wear properties of the zinc-aluminum based alloys were examined under static loading using a pin-on-disc test machine, and the tribological properties of the bearings produced from these alloys were investigated under both static and dynamic loading conditions using a bearing test rig. The zinc-aluminum based alloys and bearings produced from these alloys exhibited higher wear resistance than the CuSnl2 bronze and the bearing produced from this bronze. The lowest wear rate or highest wear resistance was obtained with the bearings produced from ZnA140Cu2Sil alloy which had the lowest coefficient of friction. The bearings produced from the zinc-aluminum based casting alloys showed higher wear resistance than those produced from the heat treated alloys under static loading condition. However, the bearings produced from the heat treated alloys exhibited higher wear resistance under dynamic loading than those produced from the alloys in the as cast condition. The wear resistance of the bearings produced from the cast alloys under static loading were found to be higher than that obtained under dynamic loading. It was also found that the wear resistance of the bearings produced from the monotectoid based alloys increased with increasing copper content up to 2% Cu, above which it decreased with increasing copper content. The wear results obtained from the alloys using the pin-on-disc machine were found to be in a good agreement with the wear results obtained from the bearings produced from these alloys using the bearing test rig under static loading. As a result of this study, the bearings produced from the zinc-aluminum based casting and heat treated alloys showed much higher wear resistance than the bronze bearings under both static and dynamic loading. Among all the bearings tested, the best wear performance was obtained with the bearings produced from ZnA140Cu2Sil alloy. Key Words: Zinc- Aluminum Based Alloys, Wear Test Rigs, Static and Dynamic Loadings, Sliding Bearings, Friction and Wear. VI