Aşınma

Aşınma (İngilizce; wear, Almanca, verschleiß), birbirine temas eden ve birbirine göre izafi hareket yapan cisimlerden sürtünme etkisiyle oluşan malzeme ve kütle kaybıdır. Aşınma Triboloji biliminin bir konusudur.

Aşınma sonucu makine elemanlarının şekillerinde, yüzey kalitelerinde ve boyutlarında değişiklikler meydana gelir. bu değişiklikler sonucu makine parçaları fonksiyonlarını icra edemez hale gelirler. Malzemelerin aşınma sebeplerini ve mekanizmalarını doğru bir şekilde anlayabilmek için aşınma olayına etkiyen ana faktörleri, yani aşınan malzemeyi, aşındırıcı malzemeyi, yağlama durumunu, izafi hareketi ve yük durumunu bilmek gerekir. Bu faktörler bilindiği takdirde aşınmaya çözüm bulunabilir.

Kainatta hiçbir şey ilk günkü gibi kalamaz, sürekli bir değişim içerisindedir. Bu değişime aşınma mekanizmalarının etkisi büyüktür. Deniz kenarında dalgalar sebebiyle oluşan kıyı erozyonu, çöllerde rüzgâr nedeniyle olan rüzgâr erozyonu tabiatın kendi mekanizmalarıyla oluşturduğu aşınmalara birer örnektir. Aşınmayı gündelik yaşamın her cephesinde de görmek mümkündür. Giydiğimiz giysi ve ayakkabıların zamanla yıpranmasında, kullandığımız eşya ve mobilyaların hızla eskimesinde ve bıçakların ve diğer kesici aletlerin körelmesinde aşınmayı gözlemleyebiliriz.

İstatistiklere göre makine elemanlarının ortalama %70'inin hurdaya ayrılma sebebi aşınmadır. Aşınmanın sonucu olarak meydana gelen malzeme kayıpları, aşınan parçaların yenileriyle değiştirilmesi zorunluluğu, makinelerin bakım - onarım faaliyetleri için harcanan zaman ve emek ve bu faaliyetler için istihdam edilen teknik personel göz önüne alındığında her yıl milli sermayeye oldukça büyük yükler getirmektedir. Mühendisler her türlü makine konstrüksiyonunda aşınmanın etkilerini dikkate almak zorundadırlar.

Aşınmayı, ortaya çıkma hızı ve biçimi açısından zamanla gelişen ve aniden meydana gelen aşınma olmak üzere ikiye ayırabiliriz.

Bu tür aşınmada makine elemanı üç aşamada aşınır ve normal çalışma ömrünü tamamlar. Zamanla gelişen aşınma tipinin kademeleri aşağıda verilmiştir.

Zamanla gelişen aşınmada, ilk aşaması, biribirine göre izafi hareket yapan makine elemanlarının alışma safhası olarak tanımlanabilir. Bu kademede hızlı ve şiddetli bir aşınma söz konusudur. Bu ilk aşınmaya rodaj aşınması adı verilir. Rodajın nasıl gerçekleştiği, biribirine temas eden makine elemanlarının bu aşamadan sonraki ömürleri için çok önemlidir. Rodaj aşınması mümkün olan en kısa zamanda, en az yükle ve normal hızdan daha düşük hızlarda tamamlanmalıdır. Bu sebeple birbirine alışacak makine elemanları rodaj için özel üretilmiş özel katkılı yağlayıcılarla yağlanırlar.

Rodajdan sonraki aşama, makine elemanının ömrünü belirleyen ve rodajın nasıl gerçekleştirildiğine sıkı sıkıya bağlı olan asıl aşınma safhasıdır. Bu safhada aşınma hızı çok azdır. Rodaj ne kadar uygun yapılmışsa bu aşama, dolayısıyla makine elemanı ömrü o kadar uzun olur.

Makine elemanı önceden belirlenen bir aşınma sınırına kadar aşındığı zaman normal çalışma ömrünü tamamlamış demektir. Bu aşınma safhasında aşınma hızı oldukça artmıştır. Aşınma bu sınıra dayandığında makine elemanı değiştirilmelidir. Aksi takdirde makine elemanı makinede çok büyük hasarlara sebebiyet verebilir.

Bu aşınma türünde parçalar üzerinde olaydan önce herhangi bir aşınma gözlenmemektedir. Bu tip aşınma, yanlış malzeme seçimi, yağlamanın uygun yapılamamaması, sürtünme dolayısıyla meydana çıkan ısıl enerjinin dış ortama aktarılamaması gibi sebeplerden aniden ortaya çıkmaktadır. Biribiriyle eş çalışan makine elemanları bu durumda kilitlenebilirler ve çalışamaz duruma gelirler. Aniden meydana gelen aşınmaya en güzel örnek yenme ve yatak sarması olaylarıdır.

Başlıca aşınma mekanizmaları; adhezyon (yapışma), abrazyon, yorulma (pitting), korozyon, delaminasyon (kavkıma), kavitasyon aşınmalarıdır.

Yapışma, ovalanma ve kavrama olarak da bilinen adhezyon aşınması, birbirine temas eden cisimlerin temas yüzeylerinin, bir normal kuvvet etkisi altında izafi hareket yapmaları sırasında görülen, cisimlerin gerçek temas yüzeylerinin yüzey pürüzlüğü sebebiyle aslında çok çok küçük olduğundan, bu noktalardaki gerilmeler çok küçük yük durumlarında dahi akma gerilmesi sınırına erişirler ve akarak plastik deformasyona uğrarlar ve cisimler birbirine mikro kaynaklar ile bağlanırlar. Bu sırada iki cisim arasında devam eden izafi hareket sebebiyle kaynak bağı kopar. Bu kopma sonucu diğer cisme göre yumuşak olan malzemeden imal edilmiş cismin yüzeyinde boşluklar oluşur, diğer yüzeydeyse çıkıntılar meydana gelir ve iki yüzey arasına adhezif parçacıklar dökülür.

Abrazyon aşınması, birbirine göre izafi hareket yapan iki cisim arasına çevre etkisiyle yabancı sert parçacıkların girmesi ve bu parçacıkların yumuşak yüzeye gömülerek sert yüzeyden sanki eğelercesine veya zımparalarcasına malzeme kaldırmasıyla kendini gösteren bir aşınma türüdür. Sert parçacıklar gömüldükleri yüzeyde de tahribat yaparlar ve yüzeyi hareket yönünde çizerler. Makine elemanlarının yüzeyleri ısıl işlem ile sertleştirilerek bu tür aşınmaya karşı önlem alınmaya çalışılır.

Erozyon, bir yüzeye hızla püskürtülen katı parçacıklarının, sıvı veya gaz jetlerinin o yüzeyi aşındırarak kütle kaybetmesine yol açmasıdır. Toprak erozyonu sıvılar (sel veya yağmur suları) tarafından neden olunan bir çeşit erozyon örneğidir. Çöl ortamlarında rüzgâr tarafından savrulan kum taneciklerinin araçları, yapıları ve makineleri aşındırdıkları görülür. Bu da katı taneciklerinin ve gazların yaptığı erozyona örnektir.

Korozyon, kimyasal maddelerin (katı, sıvı veya gaz) katı nesnelerin yüzeyleriyle kimyasal etkileşim sonucu kütle yitirmesine neden olmasıdır. Paslanma ve eriyip yok olma bunun örnekleri olarak gösterilebilir.

Bir nesnenin başka bir nesne üzerine uyguladığı yükün yüzey altında oluşturduğu gerilmeler o nesnenin gerilme direncinin üzerine çıkarak yüzey altında çatlaklar oluşturular. Bu çatlaklar yüzey altında ilerleyip yüzeye ulaştıklarında yüzey parçacıklar kavkıma görünümünde serbest kalırlar. Bu aşınma yöntemi "delaminasyon" (Kavkıma) olarak bilinir.

Katı malzemeler etkisi altında bulundukları gerilmelerin sürekli olarak peryodik bir şekilde artıp azalması sonucu olağan gerilme dirençlerinden daha az bir gerilme ortamında dahi zayıflayıp parçalanmaya başlayabilirler. Bu aşınma yöntemine "yüzeysel yorgunluk" denir.

• Triboloji
• Erozyon
• Aşınma çevrimi

• Askeland, Donald R.; Malzeme Bilimi ve Mühendislik Malzemeleri - Cilt 2, Nobel Yayın Dağıtım, ISBN 975-591-106-5
• Akkurt, Mustafa; Makina Elemanları - Cilt 3, Birsen Yayınevi, ISBN 975-511-179-4
• Issler, L.; Hasar Bilgisi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Yayınları, 1976

Wikimedia Commons'ta Aşınma ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.