Stick-Slip Etkisi
Bornemann Gewindetechnik şirketi, 25 yılı aşkın bir süredir tüm endüstri dallarında neredeyse her türlü uygulama alanı için dişli mil ve somunlar üretmektedir. Üretimin odak noktalarından biri, raylı taşıtlar için kaldırma sistemleri, tiyatro ve sahne yapımı ile özel makine imalatında kullanılan ağır yük kaldırma sistemleri için mil ve somun setlerinden oluşan, montaja hazır trapez dişli tahriklerin imalatıdır.
Kaldırma ekipmanlarının güvenilir çalışması için dişli mil yüzeyleri ve uygun yağlayıcının seçimi büyük önem taşır. Kötü şöhretli yapışma-kayma etkisinin önlenmesi gerekir. Hans Gereke-Bornemann (Bornemann-Gewindetechnik, Genel Müdür): “Mil kaldırma sistemlerinde sorunlar bildirildiğinde, genellikle aşağıdaki faktörlerden birinin sorunun bir parçası olduğu varsayılabilir: Mil yüzey kalitesi, kirler, sistemin montaj konumu veya özellikle yağlayıcının seçimi. Ancak çoğu durumda sorun, bu faktörlerin birçoğunun karmaşık bir karışımıdır. Bu nedenle tasarım aşamasında her bir faktörün yeterince dikkate alınması gerekir.”
Yapışma-Kayma Etkisi
Yapışma-kayma etkisi (İng. stick “yapışmak” ve slip “kaymak” kelimelerinden), birbirine göre hareket eden katı cisimlerin sarsıntılı bir şekilde kaymasını tanımlar. Bu etki,
yapışma sürtünmesi kayma sürtünmesinden daha büyük olduğunda ortaya çıkabilir.
Bu durum, tribolojik sisteme bağlı olarak titreşimlerin uyarılmasına yol açar ve bu titreşimler, rezonansa sahip bir yüzeyden ses olarak yayılır (“çığlık atan” ve “gıcırdayan” miller). Bu etki, sürtünme yüzeyleri bir ara madde veya yağlayıcı ile ayrıldığında genellikle ortadan kalkar. Yapışma-kayma etkisi, teknik uygulamalarda genellikle istenmeyen bir durumdur. Stick-Slip etkisinin olumsuz etkileri, örneğin rulmanlarda, lineer teknolojideki kılavuzlarda veya kaldırma teknolojisindeki dişli millerde gözlemlenebilir.
Ralph Wuertele (Klüber Lubrication, Uygulama Mühendisliği Müdürü): “Özellikle ağır yük kaldırma teknolojisi tesislerinde, uygun olmayan yağlayıcılar kolayca yetersiz yağlama durumlarına yol açabilir; bu da aşınmayı artırır ve dolayısıyla tesisin erken arızalanmasına neden olur.” Bu yetersiz yağlamanın doğrudan algılanabilir bir yan etkisi olarak, genellikle bahsedilen gıcırtı ve cızırtı sesleri ortaya çıkar.
En kötü durumda, bu tür yetersiz yağlama koşulları, tüm kaldırma sistemlerinde mikro kaynak veya soğuk kaynak oluşumuna, yani somunların “sıkışmasına” yol açabilir; bu da ciddi hasarlara ve hatta ilgili tesislerin arızalanmasına kadar varan sonuçlara neden olabilir.
Burada, mil-somun sisteminin malzeme eşleşmesi belirleyici bir rol oynar. Gri döküm ve çeliğin malzeme eşleşmelerinde, malzemelerdeki demir oranı soğuk kaynaklanmaya neden olabilir. Bronz ve çeliğin birleşiminde ise soğuk kaynaklanma genel olarak söz konusu olmaz. Peki, bu korkulan yetersiz yağlama durumlarını veya sözde yapışma-kayma etkisini önlemek için nelere dikkat edilmelidir?
Malzeme Uyumluluğu
Yağlayıcının, körük ve sızdırmazlık malzemeleriyle uyumlu olduğu kanıtlanmış olmalıdır. Aksi takdirde, yağlayıcı bu malzemeleri etkileyerek örneğin gözeneklenmeye, çatlaklara veya şişkinliklere yol açabilir. Bunun sonucu, yağ kaybına veya kir girişine neden olan sızıntılar olur. Her iki durumda da, körük veya sızdırmazlık sistemi artık istenen şekilde işlevini yerine getiremez. Güvenlik sağlamak için, yağ ile körük ve sızdırmazlık malzemeleri arasındaki uyumluluk testleri, izin verilen en yüksek çalışma sıcaklığında en az 168 saat boyunca gerçekleştirilmelidir.
Körük üreticisi MFB-Technik’e göre, körüğün doğru malzeme seçimi ve dış çevresel etkilerin dikkate alınması, körüklerin ömrünü etkileyen önemli kriterlerdir, ancak bunlar müşteriler tarafından sıklıkla ihmal edilmektedir.
Dişli millerin yüzeyi
Yağlayıcının ihtiyaç duyulan yerde kalmasını sağlayan birçok faktör vardır. Bunlar arasında, Bornemann-Gewindetechnik firmasının girdap yöntemiyle ürettiği dişli millerin ve somunların yüzey topografyası da yer almaktadır. Bu sayede, dişli yüzeyinde mikroskobik boyutlarda yağlama cepleri oluşur. Bu yağlama cepleri, yüksek yüzey yükü altında yağlayıcının dışarı itilmesini önler ve dişli profillerin taşıyıcı kenarlarına temas etmediği için yüzeyin “vadilerinde” kalmasını sağlar.
Yuvarlama yöntemiyle üretilen dişli millerde, diş profilinin taşıyıcı kenarında yağlama ceplerinin bulunmaması, somun profilleri yüksek yüzey yükü altında mil üzerinde kayarken uygulanan yağlayıcının kalmasını genellikle engeller. Yağlayıcı ya kenardan dışarı itilir ya da somunun önüne doğru kaydırılır. Her durumda, bir yağ filminin kopması meydana gelir; bu durum başlangıçta sıcaklık artışına ve kısmen kulakları sağır eden sesler eşliğinde yapışma-kayma (stick-slip) olgusuna yol açar ve daha sonra dişli mekanizmanın tahrip olmasına neden olur. Moritz von Soden (Satış Müdürü, Bornemann-Gewindetechnik): “Müşterilerimizin çoğu ağır yük kaldırma teknolojisi sektöründen geliyor. Burada, yetersiz yağlamadan kaynaklanan bilinen sorunları önlemek için sürekli olarak girdaplı tasarımlı dişli miller kullanılıyor.”
Ayrıca, yağlayıcının kendisinin yapışma özelliği de önemli bir rol oynar. Bu özellik, yağlayıcının formülasyonu, daha somut olarak da koyulaştırıcı türü ve miktarı tarafından belirlenir. Bunun yanı sıra, yağlayıcı uygulanmadan önce yüzeyin temizlenmesi de belirleyicidir. Örneğin, metal işleme sıvılarının kalıntıları yapışmaya elverişli değildir.
Akma davranışı
Somunun uygun diş geometrisi, yağlayıcıyı önünden itmek yerine, adeta yağlama boşluğuna çekmesini sağlar. Yine de yağlayıcı, sürtünme noktasından hızla uzaklaştırılabilir veya fırlatılabilir – ancak mümkün olduğunca çabuk geri akmalıdır. Bu nedenle Klüber Lubrication, burada NLGI 0, daha da iyisi 00 kıvam sınıfındaki akışkan greslerin kullanılmasını önerir. Mil sistemlerinin elbette buna uygun şekilde iyi sızdırmaz hale getirilmesi gerekir. Gres miktarı, mil ile körüklü contası arasındaki hacmin en az %30’unu doldurmalıdır.
Yağ Salımı
Mil kaldırma sistemlerinde mil somunu tribosisteminde kayma hızlarının nispeten düşük ve yüzey basınçlarının yüksek olması nedeniyle, hidrodinamik bir yağlama filmi oluşamaz; bu da yetersiz yağlamaya neden olabilir. Bu çalışma koşullarında, katkı maddeleri yağlayıcının performansını belirleyici bir rol oynar. Katkı maddeleri gresin yağ bileşeninde çözünmüş olduğundan, gres yük altında yeterli miktarda yağ salmalıdır. İyi akışkanlığı sayesinde yağ, katkı maddeleriyle birlikte sürtünme noktasına kolayca ulaşır ve böylece güvenilir bir yağlama sağlar.
Korozyon Koruması
Yağlayıcıya yönelik bir diğer gereklilik, sistemin sızdırmazlığından kaynaklanmaktadır: Körük genellikle hava geçirmez şekilde kapatılmadığından, iç kısımda yoğuşma oluşumu prensipte tamamen önlenemez. Bu nedenle yağlayıcı, yüksek su direncine sahip olmalı ve çok iyi bir korozyon koruması sağlamalıdır.
Marc Schillig (MFB-Technik Schillig GmbH & Co. KG Genel Müdürü): “Biz de düzenli olarak “yoğuşma suyu” sorunuyla karşı karşıya kalıyoruz. Prensip olarak “hava geçirmezlik işe yaramaz” kuralı geçerlidir. Hareket sırasında hava değişimi sağlanmalıdır, aksi takdirde körük kesinlikle zarar görür. Bu sorun için yüksek kaliteli süzgeçler veya valf kapakları kullanılır. Yoğuşma suyu, körüğün kapanması sırasında oluşan aşırı basınç sayesinde bir ayırıcı vasıtasıyla dışarıya taşınır. Müşterilerimizle birlikte çeşitli çözüm yaklaşımlarını halihazırda hayata geçirdik.”
Hildesheim yakınlarındaki Delligsen’de bulunan Bornemann-Gewindetechnik GmbH şirketi, 3800 m²’lik tesis alanında 40 çalışanıyla 25 yıldır her türlü özel şekle sahip dişli parçalar ile torna ve freze parçaları üretmektedir. Hammadde olarak tüm işlenebilir malzemeler kullanılmaktadır. Ayrıca şirket, arızalı mil parçalarının onarım hizmetini de sunmaktadır. Dişli miller için standart boyutlar, 10 ila 180 milimetre çap aralığında olup, 6 metreye kadar uzunluğa ulaşmaktadır. Modern işleme merkezlerinde h6 boyut toleransları sağlanabilmektedir. 100 milimetrelik bir mil çapında h6, 99,978 ila 100 milimetre arasında bir toleransa karşılık gelir, böylece bilyalı rulmanlar üzerine uygun şekilde monte edilebilir. Döndürme işlemi yardımıyla dişli yüzeylerde taşlama kalitesi elde edilir. Teslim süresi, siparişin alınmasından sonra 2 ila 3 haftadır.