Ürün Sepete Eklendi
Ürün Sepete Eklenemedi

Aşınma Tipleri Nelerdir?

Aşınma ve Etkileri

Aşınma, malzemenin aşırı yoğun veya uzun süreli kullanımı sonucu oluşan malzeme kaybıyla sonuçlanan bir bozulma sürecidir. Bu durum, parçanın şeklini ve kondisyonunu bozarak performans kaybına yol açar. Kullanıcılar açısından aşınmanın sonuçları şunlardır:

  • Azalan çalışma ömrü ve üretimde kalite düşüşü
  • Yüksek enerji tüketimi ve düşük verimlilik
  • Çalışanlar için artan iş güvenliği riski

Bu faktörlerin bir araya gelmesi, önemli maliyetlerle sonuçlanabilir. Dolayısıyla, aşınmanın malzemenin ömrü üzerindeki etkilerini dikkate almak önemlidir. Aşınma planlaması, tamir ve bakım işlemlerinin başarısının anahtarlarından biridir. Bu makale, önleyici veya iyileştirici önlemler olarak sert dolguların önemini açıklamayı amaçlamaktadır.

Aşınma Mekanizması

Birbirleriyle etkileşime giren yüzeylerin incelenmesi ve bu etkileşimin sürtünme ve yıpranmaya etkisi “Triboloji” olarak adlandırılır. Metallerde aşınma mekanizmalarının en iyi şekilde karakterize edilebilmesi için üç unsurun anlaşılması gerekmektedir:

  1. Ana malzemenin kimyasal bileşimi,
  2. Üretim yöntemi (haddelenmiş, dövülmüş, dökme),
  3. Mekanik özellikleri.

Ayrıca, parçanın geometrisi de bu sınıflandırmada önemli bir rol oynamaktadır. Bu unsurlar, malzemenin aşınmaya karşı duyarlılığını, tamir veya parçanın eski haline getirilmesi ve/veya sert yüzey kaplaması için gerekli kaynak koşullarını anlamamıza yardımcı olur.

Ana malzemenin aşınmasına neden olan dış eleman (aşındırıcı) dinamik ve fiziksel özellikleriyle tanımlanır. Aşındırıcının sertliği, şekli, dokusu, oluşturduğu baskı, hızı ve ana malzeme ile temas açısı, 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.

Sonraki bölümde, çeşitli aşınma türlerini inceleyeceğiz. Şimdilik, yıpranmanın ana etkisinin parçanın gözle görülür şekilde bozulması olduğunu göz önünde bulundurabiliriz. Aşınma, üç temel eylem tipi ile gerçekleşir: kesme (talaş kaldırma), deformasyon ve oyma/yontulma.

Aşınma Tipleri Nelerdir?

Düşük ve Orta Gerilimli Abrazyon / Düşük Darbe: Bu aşınma türü, ana malzeme üzerinde sürtünen veya kayan partiküllerin etkisiyle oluşur. Aşındırıcıların uyguladığı baskı kuvveti oldukça düşük olduğundan, ana malzemenin boyutlarını değiştirmez ve parçanın kopmasına neden olmaz.

Bu aşınma tipi şu şekilde sınıflandırılabilir:

Düşük Gerilimli Abrazyon: Aşındırıcı ve ana malzemenin, darbe veya baskı kuvveti olmadan birbirleriyle teması sonucunda oluşan aşınmadır.

Orta Gerilimli Abrazyon: Aşındırıcı malzemenin, iki ana malzeme arasında darbe veya baskı kuvveti olmadan temasıyla meydana gelen aşınmadır. Bu aşınma tipinde darbe etkisi olmadığından, ana malzemenin sünekliği önemli bir faktör değildir. Ana malzemenin sertliği, dış elemanın (aşındırıcı) sertliğinden daha yüksek olduğu sürece aşınma seviyesi oldukça düşük kalır. Sertleştirilmiş parçalar, ısıl işlem görmüş çelik plakalar ve seramik bileşenler, bu aşınma tipine karşı direnç göstermek için kullanılır (örneğin, 400 HB sertlik değerine sahip olanlar).

Yüksek Gerilimli Abrazyon / Baskı Kuvveti Altında: Yüksek baskı kuvveti altında aşınma, aşındırıcının iki yüzey arasında sıkıştırıldığı ekipmanlarda gerçekleşir ve aşındırıcı daha sonra birçok parçaya ayrılır. Yüksek baskı kuvvetinin etkisiyle yüzeyde yıpranma, yontulma, oyulma, sert fazların (karbürler, borürler vb.) kopması veya matrisin plastik deformasyonu gibi durumlar ortaya çıkabilir. Bu nedenle, yüzey kaplama uygulamalarında akma, süneklik ve sertlik optimizasyonuna dikkat edilmesi gerekmektedir.

Örneğin; kömür kırıcıları bu tür aşınma etkilerine maruz kalan ekipmanlardır.

Şiddetli Abrazyon (Oyma Abrazyonu) / Yüksek Darbe: Bu terim, darbe ile birlikte düşük, orta ve yüksek aşınmanın bir kombinasyonunu ifade eder. Bu tür aşınmalar, ana malzemeden büyük parçaların kopması ve çiziklerin oluşmasıyla sonuçlanır. Ayrıca, plastik deformasyonun da eşlik ettiği durumlar görülebilir.

Oyma abrazyonu için bir diğer çözüm, şoklara (tek bir temas noktasına uygulanan kuvvet) ve darbelere (birden fazla temas noktasına uygulanan kuvvet) direnç gösterebilen sünek malzemelerin kullanılmasıdır. Tekrarlayan şoklar ve darbeler içeren uygulamalarda, manganlı çelikler sıklıkla tercih edilirken, titanyum karbür alaşımları da darbelere karşı dayanıklılık gösterir.

Örnek olarak; kırıcı çekiçler bu tür aşınmalara maruz kalan ekipmanlardır.

Adhezyon / Sürtünme: İki metal gövdenin birbirine sürtünmesi ve malzemenin bir alt tabakadan diğerine aktarılması durumu “Adhezyon / Sürtünme Aşınması” olarak adlandırılır. Bu tip aşınma, yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve sürtünme koşulları altında meydana gelir.

Mikroskobik seviyede gerçekleştiği için, bu aşınma türü genellikle çıplak gözle görülemez. Sürtünme aşınması oranı, iki yüzey arasındaki hareket eden kuvvet, hız, çalışma ortamının sıcaklığı, yüzey durumu ve yüzey sürtünme katsayıları gibi birkaç faktöre bağlıdır.

Ayrıca, çalışma ortamındaki ana malzemenin türü de önemli bir etkiye sahiptir. Özdeş kristalografik yapıya sahip malzemelerin kullanılması, sürtünme aşınması riskini artırır.

Örnek olarak; sürekli döküm röleleri, kesiciler ve rulman yatakları bu aşınma türüne maruz kalan ekipmanlardandır.

Erozyon: Erozyon, aşınma ile abrazyon arasında bir benzerlik gösterir. Bu tür aşınma, katı parçacıklar veya sıvı damlalarının yüksek hızda bir yüzeye çarpmasıyla oluşur. Aşınma oranı, dış elemanların saldırı açısına ve hızına bağlı olarak değişir. Ana malzemenin fiziksel özellikleri de erozyondan kaynaklanan aşınma oranını belirler.

Düşük açılı saldırılarda (30°’den düşük), düşük veya orta gerilimli abrazyonla karşılaştırılabilir bir aşınma miktarı meydana gelebilir. Aşınma oranı, doğrudan ana malzemenin sertliğiyle ilişkilidir. Daha yüksek bir saldırı açısında (30 ila 90°), aşındırıcı parçacıklar ana malzemeyi deforme edebilir ve parçaların kopmasına yol açabilir. Bu tür durumlarda, darbe kaynaklı deformasyon veya çatlamaların önüne geçmek için çarpma tarafından ortaya çıkan enerjiyi absorbe edebilen darbeye dayanıklı malzemelerin kullanılması gerekir.

Örnek olarak; çamur ve tortu oluşan çalışma ortamlarındaki ekipmanlar bu aşınma türüne maruz kalmaktadır.

Kavitasyon: Kavitasyon, katı bir yüzeyle temas halinde olan yüksek türbülanslı sıvılarda meydana gelir. Sıvı ve kabarcıklar, malzeme yüzeyine yüksek hızlarla çarparak küçük boyutlu boşluklar oluşturur ve bu süreçte yıpranma oluşur. Bu duruma “kavitasyon erozyonu” da denir.

Tekrarlanan kavitasyon, aşınmaya ve ana metal yorgunluğuna yol açar. Bu yorgunluk, çatlakların oluşmasına ve sonuç olarak bileşen arızalarına neden olabilir. Yüksek tokluk değerine sahip malzemeler, boşlukların patlamasıyla açığa çıkan enerjiyi absorbe ederek bu tür aşınmaya karşı daha fazla direnç gösterir.

Örnek olarak; hidroelektrik türbin kanatları kavitasyona maruz kalan bileşenlerdendir.

Termal Yorgunluk: Bu tür yorgunluk, ana malzeme üzerindeki termal çevrim yüklerinin oluşturduğu aşınmayı ifade eder. Bir parça tekrar tekrar ısıtılıp soğutulduğunda, genleşme ve büzüşme meydana gelir. Bu süreçler, “termal yorgunluk çatlaması” olarak bilinen yüzey çatlaklarına yol açar.

Örnek olarak; dövme takımları ve sıcak haddeleme röleleri bu tür yorgunluğa maruz kalan bileşenlerdir.

Titreşimli Aşınma: Daha önce bahsedilen aşınma tipleri, sürekli bir malzeme kaybıyla sonuçlanırken, “titreşimli aşınma” iki bileşen arasında tekrarlayan haddeleme veya kayma hareketinin meydana gelmesi durumunda ortaya çıkar. Bu koşullar altında çukurcuk veya yontulma şeklinde ani bir malzeme kaybı gözlemlenir. Yüksek basınç altında yuvarlanan veya kayan parçalar, ağır mekanik yüklere maruz kalır. Bu durum, çatlakların yük altında görünmesine ve yayılmasına yol açarak pul pul dökülme veya oyma etkisine neden olabilir.

Örnek; dişli dişleri, raylar ve makaralar ile hadde presleri bulunmaktadır.

Korozyon: Korozyon, aşınmanın geniş ve karmaşık bir türüdür. Bu tür aşınmayı önlemek için sıkça kaplama çözümleri tercih edilmektedir. Özellikle östenitik paslanmaz çelikler (300 serisi) ve nikel bazlı alaşımlar kullanılmaktadır.

Bu kaplamaların onay testlerinde, özellikle 180° bükme testlerinde çatlak oluşumunun olmaması beklenmektedir. Sert dolgu uygulamaları açısından korozyon genellikle önemli bir sorun teşkil etmez.

Örnek; nikel matris içinde tungsten karbür içeren sert dolgulara sahip kağıt helezon taşıyıcılar ve martenzitik paslanmaz çelikle kaplanmış sürekli döküm röleleri bulunmaktadır.

Çoklu Abrazyon: Bazı uygulamalarda, parçalar aynı anda birden fazla tip gerilime ve aşınmaya maruz kalabilir. Çoklu abrazyon, farklı aşınma türlerinin kombinasyonu sonucu ortaya çıkar. Korozyon ve/veya yüksek sıcaklık, diğer aşınma türleriyle bir araya gelerek ikincil faktörler olarak adlandırılan durumları oluşturabilir.