If-ws2 Nanoparçacıkların Simüle Edilmiş Motor Şartlarında Tribolojik Davranışları

Abstract

Bu çalışma, madeni motor yağı içerisine ilave edilmiş olan soğanımsı yapıdaki WS2 nano parçacıkların tribolojik performansının deneysel olarak incelenmesini hedeflemektedir. Deneysel analiz için özel amaçlı bir silindir duvarı – piston segmanı sürtünme simülatörü kullanılmıştır. Konsantrasyonun etkisini gözlemek için değişik konsantrasyonlarda nanoparçacık içeren motor yağı karışımları hazırlanmıştır. Deney verilerin toplaması için NI LabView yazılımı kullanılmış olup, test sonrası incelemeler için ise MATLAB kodları hazırlanmıştır. Yüzeyde oluşmuş olası tribofilmin gözlemlenmesi için, belirli bir yük ve hız altında ve belirli bir süre alıştırma deneyleri yapılmıştır. Bir test matrisi kullanılmış olup, deneyler hidrodinamik ve karma yağlama rejimlerinde yapılmıştır. Deneylerde, % 10 WS2 nanoparçacık içeren yağın kullanımıyla sürtünme katsayısında % 30’dan fazla bir düşüş gözlenmiştir. Soğuk çalışmada ise, hidrodinamik yağlama rejimi için sürtünme katsayısında herhangi bir değişiklik gözlenmemiştir. Nanoparçacıkların yüzeyde kalıcı etkisini görmek için deneyler referans yağ ile tekrarlanmıştır. Referans yağın kullanımıyla sürtüme katsayıları bir miktar yükselmiş olsa da, hala ilk referans yağ sonuçlarından daha düşük oldukları bulunmuştur. Sürtünmedeki kalıcı düşüşe neden olan yüzey oluşumunun incelenmesi için yüzey Raman spekroskopisi tekniği ile incelenmiş, ve sonuçları grafikler içerisinde gösterilmiştir. Sonuç olarak; özel bir silindir duvarı–piston segmanı sürtünme simülatöründe, standart mineral yağ ile IF-WS2 nanoparçacık içeren yağların tribolojik davranışı karşılaştırılmıştır. Motorlarda nanoparçacık içeren yağların pratikte kullanımı tartışılmıştır.

This study aims to investigate tribological behavior of Inorganic Fullerene like WS2 nanoparticles added into mineral oil. A special purpose cylinder liner- piston ring friction simulator is used for experimental analysis. Different concentrations of IF-WS2 nanoparticles are prepared to see the effects of the concentration on tribological performance. Labview software is used for data acquisiton and MATLAB scripts are used for post processing. The effects of runing in under a specified load and speed for spesified time is also applied to observe a tribofilm potentially formed on the contact surfaces. A test matrix is used, and the tests are done under both hydrodynamic and mixed lubrication regimes. The experiments showed more than 30% of reduction in friction coefficient with the use of 10 % IF-WS2 concentrated engine oil. In cold run, for hydrodynamic lubrication, no effect on friction reduction is observed. The experiments are repeated with reference oil to see the residual effects of nanoparticles additives. Although friction coefficient is raised somewhat with the use of reference oil, it is still found to be less than the first results. Raman spectra analysis is used to investigate the composition of the liner surface after the experiments and the results are shown within the graphs. As a result, frictional behaviors of standard and IF-WS2 nanoparticle formulated engine oils are compared using a spesific liner-ring friction simulator. Pratical use of nanoparticle additives in engine oils are discussed.