Zn-40Al-2Cu-2Si alaşımının yetersiz ve sürekli yağlama durumlarındaki tribolojik özelliklerinin incelenmesi
An investigation of friction and wear properties of Zn-40Al-2Cu-2Si alloy under inadequate and continuous lubrication conditions
Yazar: ZEKİ AZAKLI
Danışman: PROF.DR. TEMEL SAVAŞKAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ÖZET Bu çalışmada Zn-40Al-2Cu-2Si alaşımına ait 4 adet külçe kokil döküm yöntemi ile üretildi. Üretilen külçelerin ikisi çözündürme, su verme ve yapay yaşlandırma aşamalarını içeren T6 ısıl işlemine tabi tutuldu. Alaşımın gerek dökülmüş gerekse ısıl işlem görmüş örneklerinin yapısal ve mekanik özellikleri incelendikten sonra yetersiz ve sürekli yağlama şartlarındaki tribolojik (sürtünme ve aşınma) davranışı disk-çubuk esaslı bir aşınma deney düzeneği yardımıyla araştırıldı. Zn-40Al-2Cu-2Si alaşımının dökülmüş durumdaki iç yapısının alüminyumca zengin a fazı ile bu fazı çevreleyen çinkoca zengin r\, bakırca zengin s fazlan ve silisyum parçacıklarından oluştuğu görüldü. Uygulanan ısıl işlem sonucunda alaşımın iç yapısında ince çökeltilerin oluştuğu, ancak silisyum parçacıklarının ısıl işlemden etkilenmediği görüldü. Ayrıca uygulanan ısıl işlemin bu alaşımın sertlik ve çekme dayanımını artırdığı belirlendi. İncelenen alaşımın dökülmüş ve ısıl işlem görmüş örneklerinin sürtünme katsayılarının yetersiz yağlama durumunda artan basınç ile önce azalıp 3 MPa değerinden sonra arttığı; hıza göre ise düzensiz bir değişim sergilediği gözlendi. Alaşıma ait aşınma örneklerinin sıcaklıkları da artan basınç ve hız ile arttığı görüldü. Yetersiz yağlama durumunda söz konusu alaşımda meydana gelen aşınma kayıplarının artan basınç ile exponansiyel olarak arttığı; artan hız ile 4 MPa' a kadar lineer, bu basınç değerinden sonra da exponansiyel olarak arttığı belirlendi. Sürekli yağlama durumunda Zn-40Al-2Cu-2Si alaşımına ait aşınma örneklerinin sürtünme katsayılarının artan basınç ve hız ile azaldığı, sıcaklıkların ise bu parametreler ile arttığı görüldü. Söz konusu örneklerde meydana gelen aşınma kayıplarının da artan basınç ve hız ile lineer olarak arttığı belirlendi. Sürekli yağlama durumunda Zn-40Al-2Cu-2Si alaşımına ait örneklerin gerek dökülmüş gerekse ısıl işlem görmüş durumlarda SAE 660 bronzundan, özellikle 4 MPa' dan daha yüksek basınçlarda çok daha üstün aşınma direnci sergiledikleri gözlendi. Yapılan değerlendirme sonucunda, uygulanan ısıl işlemin Zn~40Al-2Cu-2Si alaşımının sertlik ve mukavemetinden başka sürtünme katsayısı, sıcaklık ve aşınma direncini de artırdığı belirlendi. Anahtar Kelimeler: Zn-40Al-2Cu-2Si alaşımı, Yetersiz yağlama. Sürekli yağlama, Sürtünme ve Aşınma. V

Abstract:
SUMMARY An Investigation of Friction and Wear Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy Under Inadequate and Continuous Lubrication Conditions In this study, four ingots of Zn-40Al-2Cu-2Si alloy were produced by permanent mould casting. Two of the ingots were subjected to T6 heat treatment which consists of solution treatment, water quenching and artificial ageing. After examining microstructure and some mechanical properties of the alloy in both as-cast and in heat treated states, its friction and wear properties were investigated under inadequate and continuous lubrication conditions using a bloek-on-disk test machine. It was observed that the microsrtucture of Zn-40Al-2Cu-2Si alloy consisted of aluminium-rich a, zinc-rich i\, copper-rich s and silicon particles. The heat treatment produced fine precipitates in the microstructure but had no considerable effect on the silicon particles. It was also determined that the heat treatment increased the hardness and tensile strength of this alloy. It was found that under inadequate lubrication condition the friction coefficients of the wear samples of the alloy decreased with increasing pressure up to approximately 3 MPa above which the trend reversed. However the friction coefficients showed irregular variations with speed. It was also observed that the temperature of the wear samples increased with increasing both pressure and speed. Wear loss of the alloy increased exponentially with pressure, but show a linear increase with speed. Above the pressure of 4 MPa the increase in wear loss of the Zn-40Al-2Cu-2Si alloy with speed became exponential. Under continuous lubrication condition, the friction coefficients of the wear samples decreased with increasing pressure and speed but their temperatures increased with these parameters. It was also found that the wear loss of the alloy samples increased with increasing pressure and running speed. The wear samples of Zn-40Al-2Cu-2Si alloy in either the as-cast and in the heat treated conditions exhibited much superior wear resistance than SAE 660 bronze, especially at pressures above 4 MPa. As a result this work it was concluded that the T6 heat treatment does not increase only hardness and tensile strength of the Zn-40Al-2Cu-2Si alloy but also increase its friction coefficient, temperature during wear and wear resistance. Key Words: Zn-40Al-2Cu-2Si alloy, Inadequate lubrication, Continuous lubrication, Friction and Wear. VI