Tanım:
Aşınma, malzemenin aşırı yoğun veya uzun süreli kullanımı nedeniyle malzeme
kaybı ile sonuçlanan, ilerleyen bir bozulma olarak tanımlanır. Bunun sonucunda
parçanın şeklini ve kondisyonu bozularak performans kaybı ortaya çıkar.
Kullanıcı bakımından bunun sonuçları aşağıdaki gibidir:
·Azalan çalışma ömrü ve üretimde kalitesizlik
/ düşüş
·Yüksek enerji tüketimi ve düşük verimlilik
·Çalışanlar için artan iş güvenliği riski
Tüm bunların birleşimi olarak, bu faktörler
önemli maliyetlerle sonuçlanabilir. Bu nedenle, aşınmanın malzemenin ömrü
üzerindeki etkilerini hesaba katmak önemlidir. Tamir ve bakım işlemlerinde
aşınma planlaması, işinizin başarısının anahtarlarından biridir.
Bu makale önleyici veya iyileştirici bir önlem olarak kullanılan sert
dolguların önemini izah etmeye çalışacaktır.
Aşınma
Mekanizması:
Birbirleriyle etkileşeme giren yüzeylerin incelenmesi ve bu
etkileşimin sürtünme ve yıpranmaya etkisi “Triboloji” olarak adlandırılır.
Metallerde aşınma mekanizmalarının mümkün olan en iyi karakterizasyonunu elde
etmek için, üç unsurun anlaşılması gerekir: Ana malzeme kimyasal bileşimi, üretim yöntemi (haddelenmiş, dövülmüş,
dökme) ve mekanik özellikleri ile sınıflandırılır. Parçanın geometrisi de bu
sınıflandırmada temel bir rol oynar. Bu sınıflandırma malzemenin aşınmaya karşı
duyarlılığını, tamir veya parçanın yeniden eski şekline getirilmesi ve /
veya sert yüzey kaplaması sırasında gerekli olan kaynak koşullarını anlamamızı
sağlar.
·Ana malzemenin aşınmasına neden olan dış eleman (aşındırıcı), dinamik ve fiziksel özellikleri ile karakterize edilir.
Aşındırıcının sertliği, şekli ve dokusu, oluşturduğu baskı, hızı ve ana malzeme
ile temas açısına bağlı olarak sebep olacağı hasar seviyesini belirler.
·Aşınmanın
meydana geldiği ortam, ideal kaynak çözümünün seçiminde önemli bir
faktördür. Sıcaklık, basınç ve nem gibi çalışma koşulları mümkün olduğunca
sınıflandırılmalıdır.
·Takip eden bölümde, çeşitli aşınma türlerini
inceleyeceğiz. Şimdilik, yıpranmanın ana etkisinin parçanın gözle görülür bir
şekilde bozulması olduğunu düşünebiliriz.
Üç temel eylem tipi vardır: kesme (örneğin talaş kaldırma), deformasyon ve
oyma/yontulma.
Başlıca üç temel tip aşınma eylemi Aşınma Tipleri Nelerdir? Düşük ve Orta Gerilimli
Abrazyon / Düşük Darbe:
·Bu tip aşınma, ana malzeme üzerinde sürtünen
/ kayan partiküllerin sonucudur. Bu aşındırıcıların uyguladığı baskı kuvveti
çok düşük olduğundan, ana malzemenin boyutlarını değiştirmezler ve parça koparmazlar.
Düşük ve Orta Gerilimli
Abrazyon Bu aşınma tipi aşağıdaki gibi sınıflandırılır
Aşındırıcı ve ana malzemenin darbe veya baskı kuvveti olmadan birbiriyle teması
ile oluşan aşınma “Düşük gerilimli abrazyon”.
·Aşındırıcı malzemenin iki ana malzemesi
arasında darbe veya baskı kuvveti olmadan birbirleriyle teması ile oluşan
aşınma “Orta gerilimli abrazyon”.
·Bu aşınma
tipinde darbe etkisi olmadığından, ana malzemenin sünekliği önemli değildir.
Ana malzemenin sertliği, dış elemanınkinden (aşındırıcı) daha yüksek olduğu
sürece, aşınma çok düşük olacaktır.
Sertleştirilmiş parçalar, ısıl işlem görmüş çelik plakalar ve seramik
bileşenler, bu aşınma tipine direnç göstermek için kullanılır. (400 HB vb.)
Yüksek
Gerilimli Abrazyon / Baskı Kuvveti Altında:
·Yüksek baskı kuvveti altında aşınma,
aşındırıcının iki yüzey arasında sıkıştırıldığı ekipmanlarda gerçekleşir.
Aşındırıcı daha sonra birçok parçaya ayrılır.
Yüksek baskı kuvvetinden dolayı yüzeyde yıpranma, yontulma, oyulma, sert
fazların (karbürler, borürlerin vb.) kopması veya matrisin plastik deformasyonu
şeklinde kendini gösterir.
Bu nedenle, yüzey kaplamada uygulanacak çözüm, akma – süneklik – sertlik
optimizasyonundan oluşmalıdır.
Örnek; kömür kırıcılar.
Yüksek Gerilimli Abrazyon
Şiddetli Abrazyon (Oyma
Abrazyonu) / Yüksek Darbe:
·“Oyma abrazyonu” terimi de kullanılır. Darbe
ile birlikte düşük, orta veua yüksek aşınmanın bir kombinasyonunu ifade eder.
Bu tip aşınmalar, ana malmzeden büyük parçaların kopması ve çiziklerle
sonuçlanır. Ayrıca plastik deformasyonun da beraberinde olduğu durumlar ortaya
çıkabilir.
Oyma abrazyonu için bir diğer çözüm, şoklara (tek bir temas noktasına uygulanan
kuvvet) ve darbelere (çok temaslı noktalara uygulanan kuvvet) direnebilen sünek
malzemelerin kullanılmasıdır.
Tekrar eden şoklar/darbeler içeren uygulamalarda manganlı çelikler sıklıkla
kullanılırken, titanyum karbür alaşımları da darbelere karşı dayanıklılık
gösterir. Örnek; kırıcı çekiçler.
Şiddetli Abrazyon (Oyma
Abrazyonu)
Adhezyon / Sürtünme:
·İki metal gövdenin birbirine sürtünmesi ve
malzemenin bir alt tabakadan diğerine aktarılması durumunda “Adhezyon /
Sürtünme Aşınması” meydana gelir.
Bu tip aşınma, yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve sürtünme koşulları altında
gerçekleşir.
Bu aşınma mekanizması mikroskobik seviyede meydana geldiğinden, deformasyon
çıplak gözle görülemeyebilir.
Sürtünme aşınması oranı birkaç faktöre bağlıdır: iki yüzey arasında hareket
eden kuvvet, hız, çalışma ortamının sıcaklığı, yüzey durumu ve yüzey sürtünme
katsayıları.
Çalışma ortamındaki ana malzemenin türü de önemli bir etkiye sahiptir. Özdeş
kristalografik yapıya sahip malzemelerin kullanımı, sürtünme aşınması riskini
artırır. Örnek; sürekli döküm
röleleri, kesiciler, rulman yatakları vb.
Adhezyon / Sürtünme
Erozyon:
·Erezyon ile aşınma, abrazyon ile aşınmaya
benzer. Bu tip aşınma, katı parçacıklar veya sıvı damlaları yüksek hızda bir
yüzeye çarptığında oluşur.
Aşınma oranı, dış elemanların saldırı açısına ve hızına bağlıdır. Ana
malzemenin fiziksel özellikleri erozyondan kaynaklı ortaya çıkan aşınma oranını
belirler.
Düşük açılı saldırılarda (30° den düşük), düşük veya orta gerilimli abrazyonla
kıyaslanabilir miktarda bir aşınma meydana gelebilir. Aşınma oranı doğrudan ana
malzemenin sertliğine bağlıdır.
Daha yüksek bir saldırı açısında (30 ila 90°), aşındırıcı parçacıklar ana
malzemeyi deforme eder ve hatta parça kopartabilir. Bu tip durumlarda, darbe
kaynaklı deformasyon veya çatlama ile karşılaşmamak için, çarpma tarafından
ortaya çıkan enerjiyi absorbe edebilen darbeye dayanıklı malzemeler kullanmak
gerekir. Örnek; Çamur ve tortu
oluşan çalışma ortamlarındaki ekipmanlar.
Erozyon
Kavitasyon:
·Kavitasyon, katı bir yüzey ile temas halinde
olan yüksek türbülanslı sıvılarda meydana gelir. Sıvı ve kabarcıkları malzeme
yüzeyine yüksek hızlarla çarparak küçük boyutlu boşluklar oluşturur ve
sonucunda yıpranma yaratır. “Kavitasyon erozyonu” terimi de kullanılır.
Tekrarlanan kavitasyon aşınma ve ana metal yorgunluğu ile sonuçlanır. Bu
yorgunluk çatlakları daha sonrasında da bileşen arzılarına neden olur.
Yüksek tokluk veren malzemeler, boşlukların patlamasıyla açığa çıkan enerjiyi
absorbe ederek bu tip aşınmaya daha fazla direnç gösterir. Örnek; hidroelektrik
türbin kanatları.
Kavitasyon
Termal Yorgunluk:
·Bu tür yorgunluk, ana malzeme üzerindeki
termal çevrim yükleri tarafından üretilen aşınmaya karşılık gelir. Bir parça
tekrar tekrar ısıtıldığında ve soğutulduğunda, genleşme ve büzüşme meydana
gelir. Bu süreçler “termal yorgunluk çatlaması” olarak bilinen yüzey
çatlamalarına neden olur. Örnek; dövme takımları,
sıcak haddeleme röleleri.
Termal Yorgunluk
Titreşimli Aşınma:
·Daha önce bahsedilen aşınma tipleri sürekli
bir malzeme kaybıyla sonuçlanmaktaydı. “Titreşimli aşınma”, iki bileşen
arasında tekrarlayan bir haddeleme veya kayma hareketi olduğunda ortaya çıkar.
Bu tip koşullar altında çukurcuk veya yontulma şeklinde ani bir malzeme kaybı
gözlemlenecektir. Yüksek basınç altında yuvarlanan veya kayan parçalar ağır
mekanik yüklere maruz kalır. Çatlaklar yük altında görünebilir ve yayılabilir,
hatta pul pul dökülme veya oyma etkisine neden olabilir. Örnek; dişli dişleri,
raylar ve makaralar, hadde presleri.
Titreşimli Aşınma
Korozyon:
·Korozyon ile aşınma, geniş ve karmaşık bir
konudur. Bu aşınmanın önüne geçmek için sıklıkla kaplama çözümleri kullanılır.
Östenitik paslanmaz çelikler (300 serisi) ve nikel bazlı alaşımlar tercih
edilir.
Bu tür kaplamaların onay testlerinde, özellikle 180° ‘lik bükme testlerinde
çatlaksız bir yapı elde edilmelidir.
Sert dolgu uygulamaları için korozyon önemli bir sorun değildir. Örnek; kağıt helezon
taşıyıcılar (Nikel matris içinde Tungsten karbür içeren sertdolgular); sürekli
döküm röleleri (martenzitik paslanmaz çelik kaplanmış)
Kağıt Helezon Taşıyıcılar
Çoklu Abrazyon:
·Bazı uygulamalarda, parçalar aynı anda birkaç
tip gerilime/aşınmaya maruz kalabilir. Çoklu abrazyon, farklı tipteki
aşınmaların bir kombinasyonu ile meydana gelmektedir.
Korozyon ve / veya yüksek sıcaklık diğer tipteki aşınmalarla birleştirilebilir.
Bunlar ikincil faktörler olarak bilinir.
Sürekli Döküm Merdanaleri