YAĞLAMA TEKNİKLERİ

YAĞLAMA TEKNİKLERİ

BÖLÜM 1


1. GİRİŞ

1.1. Antik Çağdan Günümüze Triboloji
T

riboloji ismi 1967 yılında türetildi ve yunanca sürtmek manasına gelen ıı ve konuşma, inceleme ya da bilimsel inceleme manasına gelen Logos (   ) kelimelerinden gelmektedir. Triboloji, makine elemanlarının yağlanması, aşınması ve sürtünmesinin incelemesini içermektedir. 1966 yılında İngiltere’de basılan “Eğitim ve Bilim Bakanlığı Raporunda” bazen “Jost Raporu” olarak da bilinen raporda “Triboloji” kelimesi ilk defa kullanılmış ve burada birbiriyle bağıl hareket yapan yüzeylerin etkileşim ile ilgili bilim teknoloji ve uygulamalar olarak tarif edilmiştir. Daha iyi bir tanımlama sabit veya hareketli yağlama, sürtünme ve aşınma olarak yapılabilmektedir.

Sürtünme sadece negatif bir hal (durum) değildir: Bir arabanın yolda tutunması direk olarak yol ve lastikler arasındaki sürtünmeye bağlıdır. Benzer şekilde, insan sürtünmesiz yürüyemez. Son olarak en az 100 asırdan önce, daha yumuşak bir odun üzerindeki oyukta, daha sert bir odun parçasının sürtünmesi sonucunda ateşin çıkartılması başarılmıştır.

Bununla beraber ilk mekanizmayı ürettiğinden beri, insan çabasını sınırlandırmak için aşınmayı yenmeye ve sürtünmeyi azaltmaya çalışmaktadır. Yukarıdaki örneğe tekrar dönülürse, motor ve transmisyon sisteminde sürtünme tarafından gücün dörtte birinden fazlası kaybolmaktadır.

1.1.1.Tarih Öncesi Peryot

İnsanlar tarafından üretilen ilk yatak kapı menteşeleridir. Yani bir tahta parçası veya taştaki bir oyuğun içinde dönen bir tahta milden oluşan eksenel yataktır. Mezopotamya’da bulunan Şekil 1.1. de görülen elemanlar M.Ö: 2500 tarihli olup taştan yapılmıştır. Kapı alt desteği çömlek üretimi de ayrıca M.Ö. 4000’in öncesi yıllarda odun, taş ya da hatta çömlekten yapılmış bir eksen (pivot) bulunduran döner çarkın bulunmasına rehberlik yapmıştır. Jericada M.Ö. 2000 tarihli katran ya da hayvani yağ ile yağlanmış bir taş pivot bulunmuştur. M.Ö. 4000’e doğru icat edilen tekerlek ve el arabalarında tahta tekerlekler sabit (tek parça) ve genellikle birkaç parça çermekteydi.
Şekil 1.1. Mezopotamya’da bulunan alt kapı eksen taşı

1.2. Yağlamanın Gelişimi

Kayma işlemi sırasında üretilmiş olan ısı ve artık parçaları çalışma ortamından uzaklaştırmak, kayma yüzeylerindeki sürtünme ve aşınmayı azaltmak için iki katı kayma yüzeyi arasında sıvı, katı veya gaz yağlama maddelerinin ilavesiyle yapılan işleme yağlama adı verilmektedir. Bu sistemi inceleyen bilim ve teknoloji dalına Triboloji denilmektedir. Yağlama prosesleri; cisimlerin temas geometrisi, kayma yüzeylerinin hızı, çevre şartları, kullanılan yağlayıcının fiziksel ve kimyasal özellikleri, malzemenin yapısı, yüzeye yakın tabakanın özelliği gibi birçok faktöre bağlı olabilmektedir.

Sürtünme ve aşınma olayları çok eski tarihlerden itibaren gözlenen ve azaltılması için alınacak tedbirlerin araştırılması insanlık tarihinde önemli bir yere sahiptir. Bu araştırmalar ilk defa kızaklarla başlamış, daha sonra tekerleğin icadıyla devam etmiştir. Sümerlere ait olduğu tespit edilen bir mezardan çıkarılan tekerler muylusu ve bunun üzerinde eser miktarda don yağı kalıntıları M.Ö. 2500 yıllarında yağlama işlemine büyük önem verildiğini göstermektedir. Gelişmeler ihtiyaçlarla birlikte arttmıştır. Beş bin yıl önce Mısırlılar büyük taş kütlelerinin kaydırılması ve araba tekerleklerinin yağlanmasında hayvansal yağlardan faydalanmışlardır. Romalılar ilse bilyalı yataklarla ilgili prensipleri uygulamışlardır. Fatih Sultan Mehmet ise İstanbul’un fethinde gemilerin Haliç’e indirilmesinde kullanılan kızaklarda yağlayıcı olarak zeytinyağı kullanmıştır.

Sürtünme üzerine ilk sistematik araştırmayı mühendis ve sanatçı Leonardo da Vinci (1452-1519) yapmıştır. G. Amontons 1699 yılında yayınladığı bir çalışma ile sürtünme kuvvetinin normal kuvvetin 1/3 olduğunu açıklamıştır. 1785 yılında C.A. Coulomb muhtemelen Amontons’un sonuçlarından habersiz olarak aynı sonuçları açıklamıştır. Kaymalı yatak üzerine ilk sistematik araştırma sonuçlarını bildiren yayın 1882 yılında A.Morin tarafından yapılmış, bunu R.H. Thurston’un mevcut yağlayıcılar üzerindeki araştırması takip etmiştir. Yağlama ile ilgili dar kanallardaki akım olaylarının incelenmesinde en önemli adım 1687’de Newton tarafından atılmıştır.

(1.1.)

Newton bağıntısı yağlama teorisinin temelini oluşturmaktadır. 1883 yılında N.Pettrof bir yağlayıcının en önemli özelliğinin viskozitesi olduğunu açıklamıştır. Aynı yıl İngiliz mühendis. B. Tower bir bilimsel dergide, kaymalı yataklarda hareket bağlı olarak taşıyıcı bir film oluştuğunu ifade etmiştir.

Yağlamanın asıl amacı; iki yüzey arasındaki bir yağ filmi oluşturarak sürtünmeyi daha düşük olan iç sürtünmeye çevirmek ve yüzeyleri birbirinden ayırarak yüzey pürüzlerinin birbirleriyle temasını önlemektir. İki yüzey arasında böyle bir yağ filmi oluşturulur ise, burada sürtünme yağ tabakaları arasına indirgenmiş olacaktır.

Langmuir teorisine göre; yağlayıcılar kürecikler halindeki parçacıklardan doldurulduğunda, düzgün olmayan yüzeylerin yağ molekülleri ile dolduğunu görülmektedir. Hareket başlandığında bu küresel moleküllerin birbiri üzerinden kayarak metal parçaların birbirine sürtünmesi önlenmektedir. Böylece sürtünme birbiri üzerinden kayan yağ tabakaları arasında oluşmaktadır.

Şekil 1.2. Yağ filminin iki yüzey arasında girmesi

Şekil 1.3. Eş çalışan parçaların yağ filmi üzerinde hareketi

Genellikle sürtünme kinematik olarak;
1- Kayma sürtünmesi
2- Yuvarlanma sürtünmesi olmak üzere iki çeşittir.
1.2.1. Konformal (İç bükey) ve Konformal Olmayan Yüzeyler

Konformal yüzeyler yüksek dereceli geometrik uygunluk ile birbirine rahat bir şekilde monte edilmektedir. Böylece yük daha büyük bir alan üzerinde taşınmaktadır. Mesela, bir silindirik radyal kaymalı yatağın yağlama alını yatak çevresi ile uzunluğunun çarpımı kadar olmaktadır. Yük taşıma yüzeyle yük artarken esasında sabit kalmaktadır. Sıvı akışkan filmli radyal yataklar (Şekil 1.4.) ve kaymalı yataklar konformal yüzeylere sahiptirler. Radyal kaymalı yataklarda mil ve yatak arasındaki radyal boşluk genellikle mil çapının binde biri kadardır.


Şekil 1.4. Konformal (İç bükey) yüzeyler

Sıvı akışkan filmli yağlı yüzeylere sahip birçok makina elemanında birbirleriyle konformal yüzey olmayabilmektedir. Taşınacak yükün tamamı o zaman küçük bir yağlama alanı tarafında taşınmalıdır. Konformal olmayan (Dış bükey) bağlantılarda (sistemlerde) yağlama alanı konformal bir yüzeyde umumiyetle 3 kat daha küçük büyüklüktedir. Genelde, konformal olmayan yüzeyler arasındaki yağlama alanı ekseriyetle yükün artmasıyla genişlemektedir. Fakat yine de konformal yüzeyler arasındaki yağlama alanından küçüktür.

Dış bükey yüzeylere ait birkaç örnek verecek olursa; eş çalışan dişi çark dişleri, kamlar ve izleyiciler ile yuvarlanma elemanlı yataklardır. (Şekil 1.5.)

Şekil 1.5. Konformal olmayan (dış bükey) yüzeyler

1.3. YAĞLAMA BÖLGELERİ

Yağ sürtünme ve aşınmayı azaltıp makina elemanları için emniyetli bir ömür ile pürüzsüz (düzgün ) çalışmayı sağlayan bir maddedir. Yağların çoğu (mineral yağlar, sentetik esterler,silikon akışkanlar, ve su gibi) sıvıdırlar. Fakat kuru yataklarda kullanılmak için (Plastik yataklar (PTFE) gibi) katı yağlar yuvarlanma elemanlarda kullanılmak için gres ya da gazlı yataklarda kullanılmak için (hava gibi) gaz halinde de yağlar olabilmektedir. Makina elemanlarına güvenli bir ömür sağlamak için yağ ile yağlanan yüzeyler arasındaki fiziksel ve kimyasal etkileşimi iyi anlaşılmasını gerekli kılmaktadır. Dört farklı yağlama bölgesi ve bunların birbirinden geçişin nasıl olduğunu incelemeden önce kısaca bir tarihi perspektif verilecektir.

1.3.1. Tarihi Perspektif

Bu yüzyılın ortasına kadar genelde iki farklı yağlama bölgesi tanınıyordu. Bunlar hidrodinamik yağlama ve sınır yağlamadır. Hidrodinamik yağlama bölgesi Tower’in (1885) deneyleri ile anlaşılmaya başlanmıştır. Tower yağın içersindeki basıncın ölçülmesinden bir yağ filminin oluştuğunu gösterdi. Petrof (1883) sürtünme ile ilgili ölçümlerinden aynı sonuçları çıkardır. Bu çalışma O. Reynolds’un (1886) sınırlı e daralan yatak yüzeyleri arasında azaltılan Navier-Stokes eşitleri ile süreklilik denkleminden türetilen ikinci derece diferansiyel denklemini kullanışı analitik makalesi ile yakından izlemiştir. Bu basınç son derece düşük sürtünmeli yüzeyler arasında taşınacak (aktarılacak) bir yükü imkan kılar. Çünkü bütün yüzeyler tümüyle bir akışkan filmi ile birbirinden ayrılmışlardır. Böyle bir durumda yağın fiziksel özellikleri, bilhassa dinamik viskozitesi böyle bir sistemde davranışı etkilemektedir.

Sınır yağlamanın tarifi Hardy ve Doubledy (192a,b) dayanmaktadır. Bunlar yüzeye yapışmış son derece ince filmin genelde rölatif kaymaya yardımcı olarak yeterlikte olduğunu bulmuşlardır. Onlar, böyle şartlar altında akışkanın (yağın) kimyasal kompozisyonunun önemli olduğu sonucunu çıkarmıştır. Ayrıca yağlama terimini ilk defa kullanmaya başladılar. Sınır yağlama, hidrodinamik yağlamadan spektrum yağın sonuna zıt yöndedir. Sınır yağlamada kontak şekli yüzeylere bağlanmış olan molekül halindeki ince filmin kimyasal ve fiziksel özelliklerine göre karar verilir. Burada yağın viskozitesi etkileyici bir parametre değildir.

Son 40 yılda, araştırmalar yağlama bölgelerinin iyi anlaşılmasını ve bu iki uç bölgeler arasında mevcut olan yağlama bölgelerini ve bu bölgelerin sınırlarını belirlenmesini daha kati sonuçlarla gösterdi. Böyle yağlama bölgelerinden birisi konformal olmayan (dış bükey) yüzeylerde meydana gelmektedir. Burada basınç yüksektir ve yüzeyler elastik bir şekilde deforme olmaktadırlar. Bu durumda yağın viskozitesi oldukça yükselebilir ve efektif bir yağın filminin oluşumuna yardım etmektedir. Böyle etkileri bulunan bir yağlama sistemi “Elastohidrodinamik” yağlama olarak adlandırılmaktadır.

1970 den beri sıvı akışkan filmli (sıvı sürtünme ile sınır yağlama arasında her ikisinin de kombine olduğu bir yağlamama durumu meydana geldiği gösterilip bu durum genelde “Kısmi yağlama” ya da bazen de “Karışık yağlama” olarak adlandırılmıştır. Bu tarihe kadar bu yağlama bölgesi bilinmemekteydi. Disiplinler arası yaklaşımlarla bu önemli yağlama mekanizmasının sistemini anlaşılmasını kazanmak bir zorunluluk olmaktadır. İç bükey (konformal) yüzeyler arasında hidrodinamik yağlama; eğer film çok ince ise meydana gelmektedir. Yağlamanın tipi (modu) doğrudan doğruya hidrodinamikten kısmi yağlamaya geçmektedir. Dış bükey (konformal olmayan) yüzeyler için;(burada Elastohidrodinamik yağlama eğer film çok ince ise meydana gelmektedir. Burada da yağlamanın şekli elastohidrodinamik yağlamadan kısmi yağlamaya gitmektedir.

1.3.2. Hidrodinamik Yağlama

Hidrodinamik yağlama (HY) genel olarak konformal (iç bükey) yüzeyler ile karakterize edilmektedir. Yatak yüzeyleri birbirine göre yaklaşmakta, yatak yüzeyleri bağıl harekete sahip ve akışkanın viskozitesi oluğu için hidrodinamik bir şekilde yağlanan radyal veya eksenel yataklarda meydana gelen pozitif basınç yüzeyleri birbirinden ayırmaktadır Bu pozitif basıncın mevcudiyeti uygulanan normal yükün taşınması ile belirtilmektedir. Basıncın büyüklüğü (genellikle 5 Mpa’dan daha küçüktür) genelde yüzeylerin belirli elastik deformasyonlarına neden olacak büyüklüğe sahip değildir. Hidrodinamik bir şekilde yağlanmış bir yatakta minimum film kalınlığı; uygulanan normal yükün, daha düşük hıza sahip yüzey hızı ub, yağın 0 viskozitesi ve yüzeylerin Rxve Ry geometrilerinin (pürüzlerine) bir fonksiyonudur. Şekil 1.6. hidrodinamik yağlamanın bu karakteristiklerini göstermektedir.

Kayma hareketi için minimum film kalınlığı hmin, ubve wz nin aşağıda verildiği gibi bir fonksiyonudur.

(hmin)HY(ub/wz)1/2 (1.2.)

Minimum film kalınlığı normal olarak 1m’yi geçmektedir. Hidrodinamik yağlamada film, genellikle zıt yönlü katı yüzeylerin birbirine temas etmesine müsaade etmeyecek kalınlığı sahiptir. Bu şart genellikle “yağlamanın ideal şekli” olarak bilinmektedir. Çünkü bu düşük sürtünme ve büyük aşınma direnci sağlamaktadır. Katı yüzeylerin yağlanması olayı, yağın bütün olarak fiziksel özellikleri, özellikle de dinamik viskozitesi, tarafından idare edilmektedir. Sürtünme karakteristiği ise sadece viskoz akışkanın kaymasından meydana gelmektedir.

Şekil 1.6. Hidrodinamik yağlamanın karakteristikleri

Bir yatak tarafından taşınacak normal bir yük için, pozitif yük profilleri yatağın uzunluğu boyunca da meydana gelmelidir. Şekil 1.7.’de hidrodinamik olarak yağlanmış yataklarda pozitif basıncı oluşturmanın üç yolu gösterilmektedir.

(a) Kaymalı yatak (b) Film yastığı (squeeze) filmli yatak (c) hidrostatik yatak
Şekil 1.7 Hidrodinamik yağlama için basınç mekanizmasının oluşturulması.

Bir kaymalı yatakta (Şekil 1.7.(a)) pozitif basıncı oluşturmak için; yağ filminin kalınlığı kayma yönünde daraltılmalıdır. Squeeze filminde (Şekil 1.7(b)) squeeze etkisi Wa sıkıştırma hızının yatak yüzeylerinin birbirine yaklaşmasına sahip olmalıdır. Yatak yüzeyleri biri diğerine yaklaştığı zaman basıncın meydana gelmesindeki squeeze mekanizmasında önemli bir tampon etkisi sağlamaktadır. Pozitif basınç sadece film kalınlığı azaldığı zaman üretilecektir. Dışarıda bir basınç kaynağından yağ gönderilen yataklara hidrostatik yatak ismi de verilmektedir. (Şekil 1.7. (c)) Burada basınç yatağın taşıdığı yüke karşılık düşmektedir. Yük taşıma kapasitesi yatağın hareketinden veya yağın viskozitesinden bağımsızdırlar. burada diğer kaymalı yataklarda mevcut olan milin harekete bağladığı ve durduğu anda yüzeylerde temas (kontak) aşınması yoktur.

1.3.3. Elastohidrodinamik Yağlama (EHY)

Elastohidrodinamik yağlama (EHY); yağlanan yüzeylerin önemli ölçüde elastik deformasyon olduğu bir hidrodinamik yağlama şeklidir. Hidrodinamik yağlanmış kaymalı yataklarda en önemli özellik (Şekil 1.7.(a))) daralan film kalınlığı, kayma hareketi; yüzeyler arasındaki viskoz akışkan. Burada da önemlidir. Elastohidrodinamik yağlama normal olarak konformal (dış bükey) yüzeyler ile birleştirilmektedir. Elastohidrodinamik yağlamanın iki farklı şekli vardır.

1.3.3.1. Sert (Şiddetli) Elastohidrodinamik Yağlama (S.E.H.Y): Sert E.H.Y. yüksek elastik modüllü metaller gibi malzemeler ile ilgilidir. bu yağlama şeklinde elastik deformasyon ve basınç-viskozite etkisi eşit bir şekilde önemlidir. Şekil 1.8. sert elastohidrodinamik olarak yağlanmış bağların karakteristiklerini göstermektedir. Maksimum basınç 0,5 ile 5 Gpa arasında değişmektedir. Minimum film kalınlığı normalde 0,1m’e varmaktadır. Bu şartlar hidrodinamik yağlı yataklardan olukça farklıdır. (Şekil 1.6.) Konformal olmayan (Dış bükey) yatak normal bir şekilde yapılan deneylerdeki elastik deformasyon, minimum film kalınlığından büyüklük olarak birkaç kat daha büyüktür. Öte yandan, yağın viskozitesi sistemde 10 kattan daha fazla değişebilmektedir. Minimum film kalınlığı hidrodinamik yağlamadaki gibi (şekil 1.6) aynı parametrelerin bir fonksiyonudur. Fakat etki elastik modülü Eı ve yağın basınç viskozite katsayısı  bunlara ilave etki etmektedir.

(1.3.)











Şeki1. 1.8. Sert elastohidrodinamik yağlama karekteristikleri

Sert EHY için minimum film kalınlığı ile uygulanan normal yük ve hız arasındaki ilişki Hamrock ve Dowson (1977) de elde ettiği gibi;

(hmin)SENY wz-0,073 (1.4.)
(hmin)SENY ub0,68 (1.5.)

Sert elastohidrodinamik yağlama (SEHY) (Denk (1.4) ve (1.5)) ile hidrodinamik yağlama (denk (1.2)) sonuçlarını karşılatırınca şu sonuçlar çıkar.

1- Uygulanan normal yük hidrodinamik yağlama hemen hemen sert elastohidrodinamik yağlamadan yedi kat daha büyüktür.Bu sadece sert EHY yağlama için yük tarafında hafif de olsa minimum film kalınlığını etkilediğini, hidrodinamik yağlama için ise önemli ölçüde minimum film kalınlığı etkilediğini ifade etmektedir.
2- Ortalama hız sert EHY. yağlama hidrodinamik yağlamadan az da olsa daha büyüktür. Sert Elastik hidrodinamik yağlanalı mühendislik uygulamalarında yüksek elastik modüllü malzemeleri içeren dişli çarkları, yuvarlanma elemanlı yataklar ve kam mekanizmaları oldukça önemli yer tutmaktadır.

1.3.3.2. Yumuşak Elastohidrodinamik Yağlama (YEHY):Yumuşak elastohidrodinamik yağlama (YEHY) kauçuk gibi düşük elastik modüllü malzemelerde ilgilidir. Şekil 1.9. yumuşak E.H.Y. malzemelerin karakteristiklerini göstermektedir. Yumuşak EHY!da elastik bozulma büyüktür. Hatta hafif yüklerde bile büyük değerler almaktadır. Sert EHY. için (Şekil 1.8.) maksimum basınç 1 Gpa olmasına karşılık yumuşak EHY umumiyetler 1 Mpa civarındadır. Bu düşük basınç sistemin içinde viskozite değişim etkisinin ihmal edilebilecek büyüklüktedir. Minimum film kalınlığı, hidrodinamik yağlamadaki aynı parametrelere etken elastik modül ilave edilerek ortaya çıkan parametrelerin bir fonksiyonudur. Yumuşak EHY için umumen minimum film kalınlığı 1m bir. Yumuşak Elastohidrodinamik yağlamalı mühendislik uygulamalarında düşük elastik modüllü malzemeleri içeren sızdırmazlı elemanları, insan-kemik mafsal bağlantıları, lastik ve pekçok yağlanmış makine elemanlarında kullanılan kauçuk gibi malzemeler ve sistemler oldukça önemli yer tutmaktadır. Sert ve yumuşak EHY yaygın özellikleri sıvı akışkan filmleri ile koherent bağı sağlayan katıların lokal lastik deformasyonlarıdır. Pürüz teması geniş ölçüde önlenmektedir. Burada sürtünme direnci yağın kayması nedeniyle meydana gelmektedir.









Şekil 1.9. Yumuşak elastohidrodinamik yağlamanın karakteristikleri


1.3.4. Sınır Yağlama

Katıların sınır yağlaması bir yağ ile ayrıştırılmadığı için, akışkan filminin etkileri ihmal edilmektedir. Burada büyük pürüz tepelerinde temas olmaktadır. Temas yağlama mekanizması ince yüzey filmleri moleküler miktarının kimyasal ve fiziksel özellikleri ile yönetilmektedir. yağ toplu özellikleri (bütün olarak minor derece önemlidir. Sürtünme katsayısı akışkanın viskozitesinden bağımsızdır. Sürtünme karakteristikleri katıların özelliklerinden bağımsızdır. Sürtünme karakteristikleri katıların özellikleri ve temas eden yüzeylerin yağ filmi tarafından belirlenmektedir.

Yüzey filmlerinin kalınlık değişimleri moleküler büyüklüğüne bağlı olup 1 den 10 m’e kadar değişmektedir.

Şekil 1.10. akışkan filmli ve sınır yağlamada mevcut olan film şartları gösterilmiştir. bu şekilde yüzey girinti çıkıntıları (meyilleri) büyük bir şekilde resmin amacı için bozulmuştur. Doğrultmak için, gerçek yüzeyler keskin tepelerden (sivri) oldukça daha yumuşak yuvarlak teperler görülecektir. Yüzey tepeleri sıvı akışkan filmli yağlamada da temas olmazken sınır yağlamada temas vardır.


(a) Akışkan filmli yağlama- bir yağ hacimli filmi ile ayrıştırılmış yüzeyler
(b) Kısmi yağlama-hem yağ hacmi hem de sınır film bir rol oynar.
(c) Sınır yağlama- özellikle sınır filmlerine bağlıdır.
Şekil 1.10. yağlama Bölgelerinde film şartları

Şekil 1.11. farklı yağlama bölgesinde sürtünme katsayısının davranışını göstermektedir. Sınır yağlama da, sürtünme; hidrodinamik bölgeden çok daha büyük olmasına rağmen, hala yağlanmamış yüzeylerden çok daha küçüktür. Ortalama sürtünme katsayısı; hidrodinamikten elastohidrodinamiğe, elastohidrodinamikten sınır yağlamaya, sınır yağlamadan yağlanmamı kuru yağlama bölgesine giderken artmaktadır.




Şekil 1.11. Değişik yağlama şartların sürtünme katsayısı gösteren çubuk diyagram


Şekil 1.12. Değişik yağlama bölgeleri için aşınma oranı

Şekil 1.12. çalışma yükü tarafından belirlendiği gibi değişik yağlama bölgesindeki aşınma miktarı gösterilmektedir. Hidrodinamik ve elastohidrodinamik bölgelerde aşınma çok azdır veya aşınma yoktur. Çünkü yüzey pürüz tepelerinde bir temas mevcut değildir. Sınır yağlama gölgesinde pürüzlerin birbirleriyle temas derecesi ve oluşacak aşınma miktarları yükün artmasıyla artmaktadır. Sınır yağlamadan yağlanmamış şartlara geçişte aşınma miktarında göze çarpıcı bir değişiklik olmaktadır. Bağıl yük yağlanmamış bölge de arttığı zaman, aşınma miktarı scoring (büyük aşınma) ya da tutuluk yapıncaya kadar artarak makine eleman artık, başarılı olarak çalışamamaktadır. Birçok makine elamanı yağlanmamış (kuru) yüzeyler ile uzun süre çalışmazlar. Şekil 1.11 ve Şekil 1.12 beraber olarak yağlanmamış yüzeylerin sürtünme ve aşınması, sınır yağlamanın sağlanması ile büyük miktarda azalabileceklerini göstermektedir.

Sınır yağlama ağır (büyük) yükler ve düşük çalışma hızları için kullanılır ki burada sıvı akışkan filmli yağlama tutunması zor olmaktadır. Kapı menteşeleri gibi mekanizmalar sınır yağlama şartları altında çalışmaktadır. Maliyetin düşük olduğu diğer uygulamalar da sürtünen yataklarda sınır yağlamanın kullanılması birici derecede önemlidir.

1.3.5. Kısmi (Karışık ) Yağlama

Eğer elastohidrodinamik yağlanmış makine elamanlarında basınç çok yükse ise yada çalışma hızı çok düşük ise, yağ filmi nüfuz edebilecektir. Temasların bir kısmı pürüzler arsında olup kısmi yağlama (bazen karışık yağlama olarak ta adlandırılmaktadır) meydana gelmektedir. Kısmi yağlama bölgesindeki sistemin davranışı sınır ve sıvı akışkan filmli etkilerin bir kombinasyonu ile yönetilmektedir. Sınır yağlamada etkileşim; yağ filmlerini bir veya daha fazla molekül tabası arasındaki meydana gelmektedir. Kısmi sıvı akışkan filmli yağlamanın etkisini; katı yüzeler arasındaki boşluk geliştirmektedir. Ortalama film kalınlığı 1m den daha küçük ve 0,01 m den daha büyüktür.

Elastohidrodinamik yağlamadan kısmi yağlamaya geçişin; zıt yönlü katı yüzeyler arasıdaki boşluğu dolduran akışkanın içindeki basınç tarafından taşınan yükün şiddeti artırıldığında hemen oluşmadığı, fakat yükün şiddeti azaldığında meydana geldiğini bilinmektedir. Yük artarken; yükün büyük bir kısmı katı yüzeylerdeki yüzey çıkıntıları (pürüzleri) arasındaki temas ile taşımaktadır. Ayrıca konformal (iç bükey) yüzeyler için yağlama bölgesi doğrudan doğruya hidrodinamikten kısmi yağlamaya geçmektedir.

1.4. SONUÇ

Burada konformal (iç bükey) ve konformal olmaya (dış bükey) yüzeyler kısaca tanıtıldı. Konformal yüzeyler yüksek geometrik dereceli, bir diğer içinde rahatça sabit edebilecek uygunluktadır. Böylece yük büyük bağıl alanı üzerine taşınmakta ve yükün taşıma yüzeyi yükün artmasıyla sabit kalmaktadır. Konformal olmayan (dış bükey) yüzeyler bir diğeri ile geometrik olarak uygunluklar yoktur. Bu yüzeyler küçük yalama alanına sahiptirler. Yağlama alanı yükün artmasıyla genişlemekte, fakat konformal yüzeylerin yağlama alnı ile karşılaştırıldığında hala küçüktür.

Bir yağlanmış bağlantı içinde yağın fiziksel ve kimyasal etkisinin anlaşılması için kısaca araştırıldı ve 4 farklı yağlama bölgesi tanımlandı.
Bu Bölgeler;
- Hidrodinamik
- Elastohidrodinamik
- Kısmi
- Sınır
olarak tanımlamaktadır.

Hidrodinamik yağlama konformal yüzeyler tarafından karakterize edilmektedir. yağ filmi zıt yönlü katı yüzeyleri temasa geçmelerini önlemek için yeterli kalınlıktadır. Sürtünme sadece viskoz yağın kaymasında yükselmektedir. Hidrodinamik yağlama da oluşturulan basınç (genellikle 5 Mpa’ azdır.) düşüktür. Böylece yüzeyler genellikle rijit düşünülebilmektedir. Ve basınç viskozite etkileri küçüktür. Hidrodinamik yağlama içinde geliştirilen basının 3 çeşidi burada tanıtıldı, Bunlar; kaymalı squeeze ve hidrostatik basınçlı olmak üzeredir.

Kayma hareketli hidrodinamik yağlama için minimum film kalınlığı yüke oldukça duyarlıdır. Burada uygulana normal yükün kare kökü ile ters orantılıdır. Elastohidrodinamik yağlama konformal olmayan yüzeyler tardından karakterize edilmektedir. Burada tekrar katı yüzeylerin pürüzlerinde bir temas yoktur. EYH 2 çeşidi ardır. Sert ve yumuşak. Sert EHY metalik yüzeyler tarafından karakterize edilmektedir ve yumuşak EHY ise elastomerik malzemelerden yağılan yüzeler tarafından karakterize edilmektedirler. Sert EHY’da oluşturulan basınç (umuma 0,5 ile 3 Gpa arasındadır) katı yüzeyleri elastik deformasyon yapabilecek kadar yüksektir. Burada yağın basınç viskozite etkisi önemli olmaktadır. Hidrodinamik yağlamada olduğu gibi, sürtünme; viskoz yağın kaymasında dolayıdır. Sert E.H.Y için minimum film kalınlığı yükün artmasıyla temas alanı arttığı için yükle değişimi (yüke bağımlılığı ) hassas değildir. Bu nedenle yükü taşımak için daha geniş bir yağlama alanı sağlanmalıdır. Yumuşak EHY için elastik yorulma büyüktür, hatta hafi yükler için bu geçerli olmaktadır. Basınç düşük olduğunda sistemdeki yağın viskozitesi basınç ile küçük değişmeler göstermektedir. ve elastik deformasyonlar üstün olmaktadır. Hem hidrodinamik hem de elastohidrodinamik yağlama birbirlerine göre zıt hareketli yüzeyleri birbirlerinden temasını önlemek için yeterli kalınlıktaki filmi oluşturan sıvı akışkan filmli yağlama olaylarıdır.

Sınır yağlamada olukça pürüz teması meydana gelmekte ve yağlama mekanizması molekül oranı (1’den 10 nm’ye) olan ince yüzey filminin fiziksel ve kimyasal özellikleri ile idare edilmektedir. Sürtünme karakteristikleri katıların özellikleri ve müşterek çalışan yüzeylerindeki yağ filmi tarafından karar verilmektedir. Kısmi yağlama (bazen karışık yağlama olarak ta isimlendirilmekte) sınır ve sıvı akışkan filminin karşıması ile meydana gelmektedir.. Bu yağlama bölgesinde pek çok hala bilinmeyen gerçekler yatmaktadır.