Lazer İle İşlenmiş Silindir Yüzeylerinin Karma Yağlama Rejiminde İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı lazer ile yüzey işlemesine tabi tutulmuş silindir duvarı ile üzerinde öteleme hareketi yapan piston segmanının tribolojik performansını incelemektir. Bu amaçla detaylı bir segman dinamiği modeli oluşturulmuş ve oluşturulan modelin ışığı altında MATLAB dilinde hazırlanan bir kod ile problem çözülmüştür. Problemin çözümünde silindir duvarı ve piston segmanı üzerindeki yüzey pürüzlülüklerini modele katabilmek için akış faktörlerini içeren değiştirilmiş ortalama Reynolds denklemi kullanılmıştır. Ayrıca segman ve silindir duvarı arasındaki aralığın çok düşük olduğu durumlar için yüzey pürüzlülüğü temas kuvveti altprogramı ana koda eklenmiştir ve bu sayede model hem karma hem de hidrodinamik yağlama rejimlerinde çalışır hale getirilmiştir. Yağlama bölgelerindeki yağ filminin kopmasının modellenmesinde ise Reynolds sınır koşulları kullanılmış ve yağ filminin kopma sınırı belirlenmiştir. Lazer ile işleme sonucunda oluşan gözeneklerin silindir üzerinde olmasından ve segmanın silindir önündeki öteleme hareketinden dolayı hareketli bir silindir modeli kurulup her krank açısı için çözüm yapılmıştır. Sonuç olarak konvansiyonel ve lazer ile işlenmiş silindirlerin tribolojik performansları açısından karşılaştırması yapılmıştır. Bundan başka farklı lazer ile yüzey işleme spesifikasyonuna tabi tutulmuş ve farklı şekil ve boyutlardaki gözeneklerin yağlama üzerine etkileri tartışılmıştır.

This study aims to investigate the tribological performance of a piston ring which reciprocates in a laser surface textured cylinder bore. For this purpose a detailed ring dynamics model is constructed and the problem is solved with a code which is prepared with MATLAB. In the solution of the problem modified Reynolds equation which contains flow factors is used and therefore the asperities of the ring and the bore are added to the model. Furthermore an asperity contact model is added for very little clearances between the ring and the bore and this makes the model to work in both mixed and hydrodynamic lubrication regimes. The modeling of the rupture of the lubricant film between the clearance of the ring and the bore, Reynolds boundary conditions is used and by the help of this, rupture boundary of the lubricant film is calculated. Thus there are small dimples on the bore which are created with laser surface texturing technique, a floating bore surface is constructed and the solution is done for every crankangle. As a result, a comparison between the tribological performance of conventional and laser surface textured cylinder bores is done. Furthermore a discussion is done about the tribological performance of laser surface textured cylinder bores with different specifications. Moreover surfaces with different dimple shapes are also solved and discussed.