Atık bitkisel yağ metil esterlerinin yağlama yağı olarak değerlendirilmesi
Evaluation of waste vegetable oil methyl esters as lubrication oil
Yazar: GÜLER ÖNCÜ
Danışman: PROF. DR. ERTUĞRUL DURAK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Bitkisel yağlar = Plant oils ; Sürdürülebilir çevre = Sustainable environment ; Sürtünme aşınması = Abrasive wear

Özet:
Gelişen çevre bilinci ve ortaya çıkan çevresel tehditler, biyokökenli ürünlerin geri dönüşümünü zorunlu hale getirmiştir. Bu tez çalışması, biyokökenli endüstriyel atık olarak nitelendirilen kullanılmış atık yağlardan elde edilen ve biyodiesel üretiminde kullanılan yağ asiti metil esterlerinin (YAME) tribolojik özelliklerinin incelenmesini kapsamaktadır. 
Çalışmada kullanılan malzemeler kullanılmış kızartma yağı yağ asiti metil esteri ve mineral esaslı baz yağdır (BY). Deneyler, standartlara uygun biçimde; kuru, sınır - karışık, sıvı yağlayıcı ortamlı şartlarda, farklı yük (5N,10N ve 15N) ve farklı kayma hızlarında (100, 300, 600 d-1 ) ve 1000 m kayma mesafesinde 3 tekrarlı olarak yapılmıştır. Pim-Disk Aşınma Test Cihazında (PDATC) diske bağlanan numune olarak CuSn8Ni1alaşımlı yatak malzemesi, karşı yüzey olarak da çelik bilye kullanılmıştır. Aşınan numunelerin yüzey pürüzlükleri Ra, Rz ve Rt deney öncesi ve deney sonrası ölçülmüştür. Numunelerin aşınma miktarları kütle kaybı metodu ile belirlenerek Archard aşınma indeksleri hesaplanarak aşınma özellikleri yorumlanmıştır. Yağlama parametresi hesaplanarak yağlama rejimi belirlenmiştir. Tribolojik davranışları incelen numunelerin görsel analizi için SEM yüzey görüntüleri ve kimyasal analizi için EDS'den yararlanılmıştır. Ayrıca yağlayıcı numunelerin yüzey temas açıları ve yüzey gerilimleri de deneysel olarak ölçülmüştür.
Seçilen iki farklı yağlayıcı numune için PDTAC'den elde edilen sürtünme katsayıları (µ) sayısal deney verileri Kısa Zamanlı Fourier Dönüşümü(KZFD) ile zaman-frekans analizi kullanılarak modellenmiştir. Özellikle kuru deney şartlarında KZFD'deki sürtünme katsayısının temel frekansındaki yüksek genlik, partikül transfer oluşumu ve plastik deformasyonu işaret etmektedir. KZFD, bu yönüyle tribolojik davranışların sayısal olarak modellenmesinde de çözüm üreten bir yöntem olarak kullanılabileceği görülmüştür. Elde edilen tüm sonuçlar değerlendirildiğinde, kullanılmış kızartma yağı YAME'nin sürtünme, aşınma ve yüzeye tutunma gibi tribolojik özelliklerinin tüm yağlama şartlarında BY'ye göre genelde daha iyi sonuç verdiği belirlenmiştir. Biyokökenli, geri kazanılmış ve çevre dostu bir ürün olan YAME, yağlama yağı ve/veya yağ katkı maddesi adayı olarak göstermek mümkündür.

Abstract:
With increasing awareness of environmental and emerging environmental threats have made recycling of bio-origin products mandatory. This thesis study was investigated the tribological properties of fatty acid methyl esters used in the production of biodiesel and obtained from used waste oils which are considered as bio-origin waste. In this study, used frying oil fatty acid methyl ester (FAME) and mineral based base oil (BO) were used.
Tests were carried out by the lubrication conditions such as dry, boundary – mixed, and environment with fluid lubricant, with different loads (5N, 10N and 15N), at different sliding speeds (100,300,600 rpm), and 1000 m sliding distance in accordance with the standards, and repeated 3 times. A Pin-Disk Wear tribo-tester (PDWT) was used to conduct the sliding tests between steel ball and CuSn8Ni1 alloy bearing material. The roughness (Ra, Rz and Rt) of the wearing surfaces of the specimens were measured before and after the test. Wear characteristics were determined by mass loss method and were discussed by Archard's wear indexes. The lubrication regime was determined by calculating the lubrication parameter. SEM was used for surface analysis and EDS was used for chemical analysis. Surface contact angles and surface tensions were also measured experimentally. 

The friction coefficients (µ) obtained from tests with two different lubricant specimens were modeled using the Short Time Fourier Transform (STFT) and time-frequency analysis. In particular, it indicates high amplitude, particle transfer formation and plastic deformation formation by at the fundamental frequency of the coefficient of friction by the STFT under dry test conditions. In this respect, STFT is seen as a solution method that may be used in numerical modeling of tribological behaviors.

When all the results were evaluated, it was determined that used waste frying oil YAME's tribological properties such as friction, wear and surface adhesion generally give better results than BO in all lubrication conditions. YAME is a bio-origin, recycled and environmentally friendly product, and can be shown as a lubricant and / or lubricant additive candidate.