Çinko-alüminyum esaslı alaşımların ve bu alaşımlardan imal edilen kaymalı yatakların tribolojik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Değişik kimyasal bileşimlerde bir dizi üçlü çinko-alüminyum-bakır, dörtlü çinko-alüminyum-bakır-silisyum ve beşli çinko-alüminyum-bakır-silisyum-antimon alaşımı kokil döküm yöntemi ile üretildi. Alaşımların içyapı ve mekanik özellikleri incelendikten sonra, kimyasal bileşim oranının bu özelliklere etkileri belirlendi. Söz konusu alaşımların tribolojik özelliklerini incelemek için yeni bir deney düzeneği imal edildi ve bu düzenek yardımıyla söz konusu alaşımların sürtünme katsayıları ile aşınma miktarlarının basınç, hız ve yağ debisi gibi parametrelere göre değişimleri belirlendi. Ayrıca, alaşımlardan imal edilen kaymalı yatakların, sürtünme davranışları bir sürtünme deney makinasında, aşınma davranışları ise, yataklar için imal edilen yeni bir aşınma deney düzeneği yardımıyla incelenerek, söz konusu yatakların Stribeck diyagramları ve aşınma eğrileri elde edildi. Bakırdan başka, metallerarası bileşik tozu katkılarının da çinko-alüminyum esaslı alaşımların mukavemet değerlerini arttırdığı görüldü. Çinko-alüminyum esaslı alaşımların, genelde geleneksel bir yatak malzemesi olan CuSnl2 bronzundan daha üstün tribolojik özelliklere sahip oldukları gözlendi. Çinko-alüminyum esaslı alaşımlardan imal edilen kaymalı yatakların çoğunun da, bronz yataklardan daha üstün tribolojik özelliklere sahip oldukları görüldü. İncelenen alaşımların sürtünme katsayılarının; malzeme özelliklerinden başka, basınç, hız ve yağ debisi gibi çalışma koşullarına da bağlı olduğu belirlendi. Basınç, hız ve radyal boşluk gibi çalışma ve tasarım parametrelerinin, bu alaşımlardan imal edilen kaymalı yatakların Stribeck diyagramlarını önemli ölçüde etkiledikleri ve yatak basıncı ile radyal boşluk arttıkça, söz konusu yatakların sürtünme katsayılarının düştükleri gözlendi. Yapılan çalışmalar sonucunda; düşük oranlarda silisyum içeren çinko-alü minyum-bakır alaşımlarından imal edilen kaymalı yatakların, pek çok uygulama da bronz yatakların yerine başarılı bir şekilde kullanılabilecekleri kanıtlandı. Anahtar Kelimeler : Çinko-Alüminyum Esaslı Alaşımlar, Kaymalı Yataklar, Triboloji, Sürtünme ve Aşınma, Stribeck Diyagramı. VI

A series of ternary zinc-aluminum-copper, quaternary zinc-aluminum-copper- silicon and quinary zinc-aluminum-copper-silicon-antimony alloys were produced by permanent mould casting. Their microstructure and mechanical properties were investigated as a function of chemical composition. Friction and wear behaviour of the alloys were investigated using a new wear test apparatus which was built for this work. The coefficient of friction and wear rate of the alloys were determined as a function of operating conditions including pressure, speed and oil flow rate. Stribeck diagrams and wear curves of the bearings produced from these alloys were determined, using a bearing friction test machine and a bearing test rig. It was observed that the additions of copper or intermetallic powder increased the mechanical properties of the zinc-aluminum based alloys. Zinc-aluminum based alloys were found to be more wear resistant than the conventional bearing bronze (CuSnl2). In addition, the tribological properties of most of the the bearings produced from these alloys were also found to be superior to those of bronze bearing. The coefficients of friction of the alloys were found to be affected by operating conditions including pressure, speed and oil flow rate. The design parame ters and the operating conditions including load, rotational speed and radial clearance were found to be effective on the Stribeck diagrams of the bearings, produced from these alloys and the coefficient of friction of the bearings found to be decreased with increasing bearing pressure and radial clearance. As a result of this work, it was concluded that the bearings produced zinc- aluminum-copper based alloys containing small amount of silicon, can substituted for bronze bearings successfully in a wide range of applications. Key Words : Zinc-aluminum Based Alloys, Plain Bearings, Tribology, Friction and Wear, Stribeck Curve. VII