Kendinden yağlamalı grafit katkılı bronz yatakların aşınma davranışının incelenmesi
Investigation of wear properties of graphite added self-lubricated bronze bearings
Yazar: YUSUF ATAK
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM USLAN ; YRD. DOÇ. DR. NİHAT GEMALMAYAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiş kendinden yağlamalı bronz yataklara grafit katkısının sürtünme ve aşınma performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. İlk olarak, ortalama toz boyutu 60 µm olan ön alaşımlı CuSn10 bronz tozlarına ağırlıkça % 1-2-3 oranında grafit tozları ilave edilerek homojen karışımlar oluşturmak için Turbula tipi karıştırıcıda 20 dakika süre ile karıştırılmıştır. Hazırlanan toz karışımları 100 MPa ile 250 MPa arasında 50 MPa aralıklarla sıkıştırılmıştır. Sinterleme işlemi azot kontrollü atmosfer içinde 800°C'de 20 dak. süre ile yapılmıştır. Sinterlenmiş yatak malzemelerinin yoğunluğu ve gözenekliliği Arşimet ilkesi uygulanarak hesaplanmıştır. Sinterlenmiş numunelerin gözenek dağılımı ışık mikroskobu ile incelenmiştir. Sonrasında yatak numunelerine 0,2 atm basınç altında 80°C'de 1 saat süre ile SAE 30 makine yağı emdirilmiş ve yağ emme kapasiteleri hesaplanmıştır. Grafit katkılı ve katkısız bronz yatakların sürtünme ve aşınma başarımlarının karşılaştırılması için grafit katkısız bronz yataklar aynı yöntemlerle üretilmiştir. Hazırlanan disk-çubuk test düzeneğinde 1 m/s kayma hızında, 15 N yük altında, 2000 m yol aldırılarak dışarıdan yağlama yağılmaksızın üretilen yatak malzemeleri test edilerek aşınma değerleri ve sürtünme katsayıları hesaplanmıştır.Kendinden yağlamalı grafit katkılı bronz yatakların sürtünme ve aşınma başarımının; grafit katkısının miktarına, sıkıştırma basıncına ve yağ içeriğine bağlı olduğu görülmüştür. Sıkıştırma basıncı arttıkça, yatak malzemesinin yoğunluğu artarken, gözeneklilik ve yağ içeriği azalmıştır. Sürtünme ve aşınma testlerinin sonuçları incelendiğinde, grafit ilave edilmesi ve sıkıştırma basıncının artırılmasıyla aşınma değerinde azalma olduğu, sürtünme katsayısının ise daha kararlı hale geldiği görülmüştür.

Abstract:
In this study, the effects of graphite addition on wear and friction performance of self lubricated bronze bearings produced by P/M technology were investigated. The content of graphite in the prealloyed CuSn10 bronze powder with a mean diameter of 60 µm was varied from 1 to 3 in steps of 1 wt pct, and blended for 20 minutes in the Turbula to homogenize the powder mixture. The powder mixtures were compacted in a die under pressures from 100 MPa to 250 MPa with 50 MPa intervals. Sintering was carried out in a nitrogen controlled atmosphere at 800°C for 20 minutes. Density and porosity of the sintered bearing materials were calculated by applying Archimedes? Principle. Porosity distribution at various pressures after sintering was recorded using optical microscope. Then, sintered samples were impregnated with SAE 30 engine oil under 0.2 atm and 80°C for an hour, and retention capabilities were calculated. Later, bronze bearing materials without graphite were produced with the same technique to compare wear performance with graphite added self-lubricated bronze bearing materials. Using pin-on-disc test apparatus produced by means of thesis, self-lubricated bearing materials were tested at 1 m/s sliding velocity, 15 N load, and 2000 m distance in laboratory conditions. Wear rates and friction coefficients were calculated.The results indicated that the friction and wear performance of self-lubricated bronze bearing materials were dependent on amount of graphite addition, compacting pressure and oil content. When the pressing pressure was increased, the density of the bearing materials increased, but percentage of porosity and percentage of oil content decreased. Results of friction and wear tests showed that with adding graphite and increasing pressing pressure there was a decrease in wear rate and the friction coefficient became more stable.