İçten yanmalı motorda üst ölü noktada meydana gelen aşınma mekanizmalarının deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Aşınma, birbiriyle temas halinde olan elemanlar arasında sürtünme nedeni ile oluşan malzeme kaybı veya yüzey değişikliğidir. Yapılan araştırmalara göre günümüzde makine hasarlarının %70’i aşınma kaynaklıdır. Bu bağlamda, aşınma ileri derecede zararlı olup malzeme kaybı içerir ve yüzeyler arasındaki temasa bağlı olarak yüzeylerde meydana gelir. Bu yüzden aşınma daima önlenmelidir. Aşınma türleri genel olarak adhezif aşınma, abrazif aşınma, yorulma aşınması ve korozif aşınma olarak gruplanabilir. Motorun çalışması boyunca farklı aşınma mekanizmaları meydana gelebilir. Literatür çalışmalarına göre özellikle silindir ve segmanda meydana gelen aşınma mekanizmaları, abrazyon, adhezif, scuffing (kazıma aşınması), korozyon, bore polishing (cidar parlatma) ve delaminasyon (katman ayırma)’dır. Motorlardaki en kritik tribolojik alanlardan biri de silindir-segman çiftinde meydana gelen aşınmalardır. Silindir-segman aşınmasının içten yanmalı motorlarda dayanıklılık, performans, emisyon ve yakıt ekonomisi konularında temel rol aldığı bilinmektedir. Motor silindirinde meydana gelen aşınma, en üst seviyesine birinci kompresyon segmanın alt yüzeyinde ulaşır. Segman hareketine bağlı olarak üst ölü noktada meydana gelen aşınma; yüksek temas basıncı, düşük kayma hızına bağlı zayıf yağ filmi ve yüksek gaz basıncı nedeniyle oldukça yüksektir. Bu tezin amacı, 75 saat boyunca çalıştırılan tek silindirli, benzinli, ticari motor yağı kullanılan Honda GX 270 motoruna ait (kaplamalı ve kaplamasız) çeşitli segmanlar ile yapılan testlerde segman ve silindir Üst Ölü Noktasında meydana gelen aşınma mekanizmalarının tespit edilmesidir. Testler sonucunda segman ve silindir uygun ölçülerde yüzeye zarar vermeden kuru kesim yöntemiyle kesilerek sürtünen yüzeylerde mikro ve nano analizler yapılarak literatüre uygun şekilde değişik aşınma mekanizmaları ve yüzeyde oluşan koruyucu katkı maddeleri tabakaları araştırılmıştır. Üst ölü noktalardan alınan kesitlerin optik mikroskop, S.E.M., EDX ve A.F.M. analizleri daha önceden yapılan literatür araştırmalarının sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma neticesinde üst ölü noktada meydana gelen aşınma türü belirlenip, kaplamalı segmanın aşınmayı önlemedeki rolü irdelenmiştir. Deneyler sonucunda motor silindiri yüzeylerinde sadece üst ölü nokta civarında oldukça yoğun katkı maddelerine rastlanılırken, bu durum segmanın sürtünen yüzeylerinde oluşmamıştır.