Farklı malzemelerle kaplanmış segman-silindir çiftinin sürtünme ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the friction and wear features of segman-cylinder double coated with different materials
Yazar: MEHMET AKGÜNDÜZ
Danışman: DOÇ. DR. İDRİS CESUR
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
İçten yanmalı motorlarda güç kayıplarının en büyük sebebi sürtünmelerden kaynaklı kayıplardır. Bu kayıplar motor içinde çalışan parçaların birbirine sürtünmesi sonucu meydana gelmektedir. Sürtünme ile malzeme kaybı meydana geldiği gibi motor performansı ve yakıt tüketimi de bu durumdan olumsuz etkilenmektedir. Sürtünme kaybının yaklaşık yarısı segman ve silindir gömleği arasında meydana gelmektedir.

Bu çalışmada, ham segmana farklı malzemeler kaplanması durumunda segman-silindir çifti arasındaki oluşan sürtünme ve aşınma davranışları deneysel olarak incelenmiştir.  Segman numunesine, mangan-fosfat, nikel ve paladyum malzemeleri kaplanmıştır. Bu malzemeler, sürtünme katsayılarının düşüklüğü ve yüksek sıcaklığa dayanımları sebebiyle tercih edilmiştir. Kaplamalar için farklı kaplama tekniklerinden faydalanılmıştır. Silindir gömleği malzemesi federal mogul superstar serisi olarak kullanılmıştır. Deneyler, içten yanmalı motorların çalışma prensibe göre tasarlanan bir aşınma cihazında yapılmıştır. Deneylerde, farklı sıcaklık, yük ve hızın sürtünme ve aşınma karakteristiği üzerine etkileri araştırılmıştır. 

Farklı yük, devir ve sıcaklıklarda yapılan segman-silindir gömleği aşınma deneylerinde düşük devirlerde sürtünmeye maruz bırakılan silindir gömleği numunelerinin, daha yüksek devirlerde yapılan deneylere göre fazla aşınmaya uğradığı, ayrıca gömlek ile segman numunelerinin daha çok tahrip olduğu, sürtündüğü gözlemlenmiştir. Segman elemanının da deney sonrası yapılan ölçümlerinde, kaplamalarının aşındığı tespit edilmiştir. Farklı yüklerle yapılan deneylerde ise yük değeri arttıkça motorun daha fazla zorlandığı, sürtünmenin arttığı görülmüştür. İkinci deney sıcaklık değerinde(80ºC)  yapılan deneylerde ise ilk deneye (30ºC'de yapılan) göre kullanılan sıcaklık değeri arttırılmış ve deney sonuçlarında çok büyük değişimler gözlemlenmemiştir. Ancak rejim sıcaklığına doğru aşınma değerleri azalma eğilimi göstermiştir.  

Anahtar kelimeler: Aşınma ve Sürtünme, Nikel, Mangan fosfat, Paladyum, Krom kaplama, Devir, Yük

Abstract:
The biggest cause of power losses in internal combustion engines is losses due to friction. These losses occur as a result of the friction of the parts working in the engine. Friction and material loss occur as well as engine performance and fuel consumption. About half of the friction loss occurs between the piston ring and the cylinder liner.

In this study, the friction and wear behavior between the piston ring-cylinder pair is investigated experimentally when different materials are coated on the raw piston ring. The segment sample was coated with manganese-phosphate, nickel and palladium materials. These materials were preferred because of their low coefficient of friction and high temperature resistance. Different coating techniques were used for coatings. The cylinder liner material was used as the federal mogul superstar series. The tests were carried out in a wear device designed according to the working principle of internal combustion engines. In the experiments, the effects of different temperature, load and speed on friction and wear characteristics were investigated.

Piston ring-cylinder liner wear tests carried out at different loads, speeds and temperatures have shown that cylinder liner samples subjected to friction at low speeds suffer more wear than the experiments performed at higher speeds, and that the liner and piston ring samples are more damaged and rubbed. In the measurements of the ring element after the experiment, it was determined that the coatings were worn. In the experiments carried out with different loads, it was observed that the higher the load value, the more difficult the motor was and the higher the friction. In the second test temperature (80 ºC), the temperature value used was increased compared to the first test (30 ºC) and no significant changes were observed in the test results. However, wear values towards the regime temperature tended to decrease.

Keywords: Abrasion and friction, Nickel, Manganese Phosphate, Palladium, Chrome Coating, Rotation, Load, Temperature.