Sonuçların Değerlendirilmesi

Normal kuvvetin etkisinin ortaya konduğu Şekil A.1-A.3’teki PA 6’ya ait değişimler incelendiğinde, artan normal kuvvetle ses basınç düzeyi değerinde pek bir değişim olmadığı görülmektedir. Özellikle 4000 Hz öncesinde normal kuvvet eğrileri birbiriyle çakışmakta, 4000 Hz sonrasında çeşitli ayrılmalar mevcut olsa da bunlar normal kuvvetin etken parametre olduğunu göstermemektedir. Özellikle yüksek pürüzlülük değerinde düşük hız ve düşük normal kuvvet değerleri için 4000 Hz değerinden sonra SPL değerinde belirgin bir artış söz konusudur. Benzer şekilde

A.12’de yağ emdirilmiş döküm PA 6 için de artan normal kuvvetle ses basınç düzeyinde önemli bir değişim olmadığı söylenebilir. Döküm PA 6’nın 0,50 µm yüzey pürüzlülüğünde ses basınç düzeyinin frekansla değişimini gösteren Şekil A.5’te normal kuvvet eğrileri tamamen üst üste gelmiştir. Şekil A.13’te verilen PA 6’nın 40 N normal kuvvette, farklı kayma hızları için ses basınç düzeyinin frekansla değişimi incelendiğinde, kayma hızı arttıkça ses basınç düzeyinde de artış olduğu görülmektedir. Akustik oda tasarımı 400 Hz frekansa göre yapıldığından, bu değerin altındaki değişimler göz ardı edilmiştir. En düşük kayma hızı olan v=0,2 m/sn’de bir baskın frekans mevcut olup, değeri 630 Hz’dir. Bu kayma hızı ve frekanstaki SPL yaklaşık 15 dB’dir. v=0,8 m/sn’deki ortalama kayma hızında 630 Hz ve 3150 Hz baskın frekanslar olup birinci baskın frekans yaklaşık 30 dB’lik SPL değerini göstermektedir. Tüm yüzey pürüzlülükleri için v=1,6 m/sn’de 630 Hz, 1600 Hz ve 3150 Hz frekansların baskın frekans olduğu, 8000 Hz’de SPL’nin her kayma hızı için birbirine yaklaştığı, bu değerden 12500 Hz’e kadar da artış gösterdiği söylenebilir. Birinci baskın frekans için v=1,6 m/sn’de SPL yaklaşık 45 dB’dir. Döküm PA 6’nın 40 N normal kuvvette, ses basınç düzeyinin frekansla değişimi üzerinde kayma hızının etkisinin görüldüğü Şekil A.14’te de benzer baskın frekanslar ve kayma hızının artışıyla birlikte SPL’de artış meydana gelmektedir. Ra= 0,50 µm yüzey pürüzlülüğünde ise 8000 Hz’den sonra farklı kayma hızları için SPL değerleri birbirine çok yakındır. Şekil A.15 ve A.16’da sırasıyla MoS2 katkılı döküm PA 6 ve yağ emdirilmiş döküm PA 6’nın, 40 N normal kuvvetteki SPL-frekans ilişkisi verilmiş olup, bu ilişkinin PA 6 ve döküm PA 6’dakine oldukça benzer olduğu söylenebilir.

PA 6’nın ses basınç düzeyinin frekansla değişimi üzerinde, yüzey pürüzlülüğü etkisinin incelendiği Şekil A.17’de v=0,2 m/sn için artan yüzey pürüzlülük değerleri ile SPL’nin pek bir değişim göstermediği ve arka plan gürültüsü ile üst üste düştüğü söylenebilir. 0,8 ve 1,6 m/sn’lik kayma hızlarında ise düşük frekanslarda Ra= 0,5 µm yüzey pürüzlülük değerinin biraz daha yüksek bir ses basınç düzeyi göstermesine karşılık frekans değeri yükseldikçe daha düşük bir SPL değişimi gösterdiği söylenebilir. Şekil A.18’de döküm PA 6 için benzer grafikler verilmiştir. v=0,8 m/sn ve 1,6 m/sn kayma hızlarında düşük frekanslarda Ra= 0,15 µm yüzey pürüzlülüğü biraz daha yüksek bir SPL değeri göstermesine karşılık yüksek frekanslarda, en yüksek yüzey pürüzlülüğü olan 1,15 µm’nin ses basınç düzeyinde artış

görülmektedir. Benzer değişim Şekil A.19’da MoS2 katkılı döküm PA 6 için de söylenebilir. Şekil A.20’de verilen grafiklerde yağ emdirilmiş döküm PA 6 için benzer değişimler görülmektedir. Genel olarak tüm numuneler için düşük frekans değerlerinde her bir yüzey pürüzlülük değerinde önemli bir değişim olmamasına karşılık yüksek frekans değerlerinde bir miktar ayrılma gözlenmektedir. Şekil A.21-A.23’de sırasıyla 0,2 m/sn, 0,8 m/sn ve 1,6 m/sn kayma hızlarında tüm numuneler SPL-frekans ilişkisi yönünden incelenmiştir. Özellikle düşük frekanslarda malzemeler arasında SPL’de bir fark görülmemektedir.

Şekil A.24-A.28’de PA 6’nın sırasıyla üç baskın frekansı olan 630 Hz, 1600 Hz, 3150 Hz ile 8000 Hz ve 12500 Hz’de kayma hızıyla sürtünme katsayısının ve ses basınç düzeyinin değişimi verilmiştir. Sürtünme katsayısı-kayma hızı ilişkisi her grafikte aynı olup, düşük yüzey pürüzlülüklerinde bu ilişki doğru orantı şeklindedir. Yüksek yüzey pürüzlülüklerinde ise sürtünme katsayısının kayma hızından bağımsız olduğu söylenebilir. Sürtünme katsayısı, artan yüzey pürüzlülüğüyle azalmakta, genel olarak normal kuvvet azaldıkça da artmaktadır. 0,15 µm yüzey pürüzlülüğünde ortalama sürtünme katsayısı 0,2 iken 1,15 µm’de bu değer 0,1 civarındadır. Sürtünme katsayısının normal kuvvetten en az etkilendiği yüzey pürüzlülüğü ise Ra= 0,85 µm olduğu söylenebilir.

Şekil A.24’te PA 6’nın 630 Hz frekansta, kayma hızı ile sürtünme katsayısının ve ses basınç düzeyinin değişimi verilmiştir. Düşük yüzey pürüzlülüklerinde sürtünme katsayısındaki artışla aynı anda, ses basınç düzeyinde de artış görülmektedir. Artan kayma hızı ile artan ses basınç düzeyi, tüm yüzey pürüzlülük değerleri ve normal kuvvetlerde 1,2 m/sn’de düşüş eğilimi göstermektedir. Normal kuvvet arttıkça, birinci baskın frekansın SPL değeri de tüm yüzey pürüzlülükleri için genel olarak artmaktadır. Şekil A.25 ve A.26’da PA 6’nın sırasıyla ikinci baskın frekansı 1600 Hz ve üçüncü baskın frekansı 3150 Hz’de SPL ve sürtünme katsayısının kayma hızına bağımlılığını göstermektedir. Tüm yüzey pürüzlülük değerlerinde, ses basınç düzeyi artan kayma hızı ile artmakta ve artan normal kuvvet ile önemli bir değişim göstermemektedir. Şekil A.27’de verilen 8000 Hz’de SPL’nin kayma hızı ile değişimi diğer frekanslardakinden daha düşüktür ve normal kuvvet ile değişmediği söylenebilir. 12500 Hz’deki durumu gösteren Şekil A.28’de ise yine kayma hızı ile

Döküm PA 6’ya ait Şekil A.29-A.33’te benzer eğriler sunulmuştur. Sürtünme katsayısı artan kayma hızıyla artmakta, artan yüzey pürüzlülüğüyle azalmaktadır. Düşük yüzey pürüzlülüklerinde kayma hızının etkisi daha fazladır. Sürtünme katsayısı normal kuvvet azaldıkça artmaktadır. Ra= 0,15 µm, 20 N normal kuvvette ortalama sürtünme katsayısı 0,3; Ra= 1,15 µm, 80 N normal kuvvette ortalama sürtünme katsayısı 0,1’dir. Sürtünme katsayısının normal kuvvetten en az etkilendiği yüzey pürüzlülüğü ise Ra= 0,30 µm’dir. Şekil A.29’da ses basınç düzeyinin her 5 yüzey pürüzlülüğü ve 3 normal kuvvet değeri için de artan kayma hızı ile arttığı; fakat 1,2 m/sn’de bir düşüş olduğu görülmektedir. Genel olarak, sabit bir kayma hızında normal kuvvet arttıkça SPL değeri de artmaktadır. PA 6’nın ikinci baskın frekansı 1600 Hz ve üçüncü baskın frekansı 3150 Hz’de SPL ve sürtünme katsayısının kayma hızına bağımlılığını gösteren Şekil A.30 ve A.31’de tüm yüzey pürüzlülük değerlerinde ses basınç düzeyinin artan kayma hızı ile arttığı, ancak normal kuvvet ve yüzey pürüzlülük değerlerindeki artışla önemli bir değişim göstermediği gözlenmektedir. 8000 Hz ve 12500 Hz’in yer aldığı Şekil A.32 ve A.33’te kayma hızına bağlı olarak ses basınç düzeyindeki değişim diğer frekans değerlerindekine benzerdir.

Şekil A.34-A.38’de MoS2 katkılı döküm PA 6’nın sırasıyla üç baskın frekansı olan 630 Hz, 1600 Hz, 3150 Hz ile 8000 Hz ve 12500 Hz’de kayma hızı ile sürtünme katsayısının ve ses basınç düzeyinin değişimi verilmiştir. Diğer malzemelerde olduğu gibi sürtünme katsayısı özellikle düşük yüzey pürüzlülüklerinde artan kayma hızıyla artmakta, yüzey pürüzlülüğü arttıkça sürtünme katsayısı azalmakta ve kayma hızının etkisi ortadan kalkmaktadır. 0,85 µm yüzey pürüzlülüğü haricinde diğer yüzey pürüzlülükleri için sürtünme katsayısının en yüksek olduğu normal kuvvet değeri 20 N’dur. 0,15 µm yüzey pürüzlülüğünde ortalama sürtünme katsayısı 0,3, olup 1,15 µm’de bu değer 0,07 civarındadır. Şekil A.34’te 630 Hz frekansta diğer malzemelerdeki gibi, artan kayma hızıyla ses basınç düzeyi artmakta olup tüm yüzey pürüzlülüğü ve normal kuvvetlerde 1,2 m/sn’de düşüş eğilimi göstermektedir. Normal kuvvet arttıkça, bu frekanstaki ses basınç düzeyi de tüm yüzey pürüzlülükleri için genel olarak artmaktadır. MoS2 katkılı döküm PA 6’nın ikinci baskın frekansı 1600 Hz’de SPL ve sürtünme katsayısının kayma hızına bağımlılığını gösteren Şekil A.35’te tüm yüzey pürüzlülük değerlerinde ses basınç düzeyinin artan kayma hızıyla arttığı ve normal kuvvet ile yüzey pürüzlülüğünden pek etkilenmediği söylenebilir.

630 Hz frekansta olduğu gibi 3150 Hz frekans için de Şekil A.36’da, artan kayma hızıyla artan ses basınç düzeyi mevcut olup tüm yüzey pürüzlülüğü ve normal kuvvetlerde 1,2 m/sn’de düşüş eğilimi göstermektedir. Şekil A.37-A.38’de yüksek frekans değerleri için verilen değişimlerde benzer bir eğilim görülmektedir.

Yağ emdirilmiş döküm PA 6’ya ait Şekil A.39-A.43’deki değişimler incelendiğinde diğer malzemelere oranla sürtünme katsayısının daha düşük olduğu görülmektedir. Ancak kayma hızı artışı ile sürtünme katsayısında bir miktar artış, tüm yüzey pürüzlülük değerleri için söz konusudur. Şekil A.39’da diğer numunelerdeki değişime benzer şekilde, ses basınç düzeyinin her 5 yüzey pürüzlülüğü ve 3 normal kuvvet değeri için de artan kayma hızıyla arttığı; fakat 1,2 m/sn’de bir düşüş olduğu görülmektedir. Bazı kayma hızı değerlerinde 80 N’un ses basınç düzeyi yüksek olmasına rağmen genel olarak 3 normal kuvvet değeri için SPL değerleri önemli bir değişim göstermemektedir. Yağ emdirilmiş döküm PA 6’nın ikinci baskın frekansı 1600 Hz’de, SPL ve sürtünme katsayısının kayma hızına bağımlılığını gösteren Şekil A.40’ta, tüm yüzey pürüzlülük değerlerinde ses basınç düzeyinin artan kayma hızıyla arttığı ve normal kuvvet ile yüzey pürüzlülüğünden bağımsız olduğu görülmektedir. 630 Hz frekansta olduğu gibi 3150 Hz frekans için de Şekil A.41’de artan kayma hızı ile ses basınç düzeyinde artış gözlenmekte olup tüm yüzey pürüzlülüğü ve normal kuvvetlerde 1,2 m/sn’de düşüş eğilimi görülmektedir. Şekil A.42-A.43’de yüksek frekans değerleri için verilen değişimlerde benzer bir eğilim görülmektedir

Şekil A.44’te PA 6’nın alınan kayma mesafesine bağlı olarak, ses basınç düzeyinin frekansla değişimi görülmektedir. Genel olarak, düşük frekanslarda SPL değerinin yolla pek değişmediği gözlenmektedir. Ancak 4000 Hz’in üzerindeki yüksek frekans değerlerinde, yolla birlikte ses basınç düzeyinde de bir artış gözlenmektedir. Özellikle Ra= 0,15 µm yüzey pürüzlülük değerinde, bu daha açık bir şekilde görülmektedir. Benzer eğriler Şekil A.45’te döküm PA 6 için verilmiştir. Buna göre PA 6’da görüldüğü gibi düşük frekans değerlerinde alınan yolla ses basınç düzeyi pek değişmemektedir. Düşük yüzey pürüzlülük değerinde ise alınan yol ile yüksek frekans seviyelerinde bariz bir atış söz konusudur. Yüzey pürüzlülük değeri arttıkça bu eğilimde bir azalma gözlenmekte ve en yüksek yüzey pürüzlülük değerinde bu değişimin hemen hemen aynı kaldığı görülmektedir. MoS2 katkılı döküm PA 6 için

değişim söz konusudur. Şekil A.47’de yağ emdirilmiş döküm PA 6’ya ait eğriler incelendiğinde tüm frekans ve yüzey pürüzlülük değerleri için alınan yolla ses basınç düzeyinde önemli bir değişim görülmemektedir.

Şekil A.48, malzemelerde sürtünme katsayısının alınan yola bağlı değişimini vermektedir. Yüzey pürüzlülüğü arttığında sürtünme katsayısının yolla değişimi azalmakta ve malzemeler arasında fark göstermemektedir. Ra= 1,15 µm’de sürtünme katsayısı 0,1 civarında değişmektedir. Ra= 0,15 µm’de ise döküm PA 6 ve yağ emdirilmiş döküm PA 6’nın sürtünme katsayısı yolla büyük ölçüde artmakta, 2000 m’de döküm PA 6’nın sürtünme katsayısı 0,8 değerine yaklaşmaktadır.

Ses basınç düzeyinin uygulanan normal kuvvetten bağımsız olduğu, yalnızca 1/3 oktav bandındaki ilk baskın frekans için artan normal kuvvetle bir miktar arttığı söylenebilir. Buna karşılık ses basınç düzeyi, artan kayma hızı ile birlikte artış göstermektedir. Stoimenov tarafından yapılan bir çalışmada da kayma hızının ses basınç düzeyini arttırdığı sonucuna ulaşılmıştır [7]. Farklı frekanslardaki SPL ile sürtünme katsayısının, kayma hızı ile değişimlerinden, düşük yüzey pürüzlülüklerindeki ses basınç düzeyindeki artışın sebebinin, sürtünme katsayısındaki artış olduğu görülmektedir. Sürtünme katsayısının yüksek olduğu düşük yüzey pürüzlülük değerlerinde sürtünme kaynaklı titreşimin yüksek frekanslı gürültüyü önemli ölçüde artırıcı yönde etki yaptığı söylenebilir. Benzer sonuç, Bölüm 4.2’de açıklandığı gibi Lu tarafından da ortaya konulmuştur [16]. Yüksek yüzey pürüzlülüklerinde sürtünme katsayısındaki düşüşün sebebinin de aşınan polimer malzemenin karşı yüzeyi kaplayarak pürüz boşluklarını doldurmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Barrett ve çalışma arkadaşlarının yaptığı çalışmada da düşük ve orta hız seviyelerinde artan yüzey pürüzlülüğü ile birlikte sürtünme katsayısında bir miktar azalmanın olması benzer bir nedene bağlanmıştır [13]. Artan normal kuvvetle birlikte, sürtünme katsayısı bir miktar azalmakta olup bunun sebebi ise temas filminin yük altında daralarak kayma direncini arttırması ile sürtünme kuvvetinin de bir miktar artmasıdır. Sürtünme kuvvetindeki artış, normal kuvvetin artışından az olduğu için sürtünme katsayısı azalır ve polimerler için bu ilişki, çeşitli katsayılarla ifade edilmiştir [11,12].

pürüzlülüklerinde alınan yol ile artmasının sebebinin, kuru sürtünme halinde, temiz yüzeylerde, düşük kayma hızı ve yüksek frekanslarda meydana gelen tutma-bırakma mekanizması olduğu düşünülmektedir. Sürtünme katsayısının kayma mesafesi ile değişimlerine bakıldığında yağ emdirilmiş döküm PA 6 ile döküm PA 6’nın birbirine oldukça yakın bir değişim göstermesine karşılık, kayma mesafesinin SPL-frekans değişimi üzerindeki etkisinin farklı olduğu gözlenmektedir. Buna göre MoS2 ile yağ katkısının, tutma-bırakma mekanizmasını engelleyici etki yapmasının yanı sıra sönümleyici bir etki yarattığı da söylenebilir.

Yapılan bu çalışmanın devamında, yüzey pürüzlülüğünün titreşim üzerindeki etkisi incelenebilir. Ayrıca endüstride sık kullanılan diğer polimer malzemelerin de gürültü karakteristiğinin yüzey pürüzlülüğü, normal kuvvet ve kayma hızı ile değişimi araştırılabilir.

KAYNAKLAR

[1] Yokoi, M. And Nakai, M., 1979. A fundamental study on frictional noise (1st report- The generating mechanism of rubbing noise and squeal noise),

Bull. JSME, 173, 1665-1671.

[2] Yokoi, M. And Nakai, M., 1981. A fundamental study on frictional noise (3rd report- The influence of periodic surface roughness on frictional noise), Bull. JSME, 194, 1470-1476.

[3] Yokoi, M. And Nakai, M., 1982. A fundamental study on frictional noise (5th report- The influence of random surface roughness on frictional noise), Bull. JSME, 203, 827-833.

[4] Thompson, D.J., 1996. On the relationship between wheel and rail surface roughness and rolling noise, Journal of Sound and Vibration, 193, 161-171.

[5] Othman, M.O., Elkhoy, A.H. and Seireg, A.A., 1990. Experimental investigation of frictional noise and surface-roughness characteristics,

Experimental Mechanics, 30, 328-331.

[6] Othman, M.O., Elkhoy, A.H. and Seireg, A.A., 1990. Surface roughness measurement using dry friction noise, Experimental Mechanics, 47, 309-312.

[7] Stoimenov, B.L., Maruyama, S., Adachi, K. and Kato, K., 2006. The roughness effect on the frequency of frictional sound, Tribology

International, Article in press.

[8] Eiss, N.S. and Hanchi, J., 1998. Stick-slip friction in dissimilar polymer pairs used in automobile interiors, Tribology International, 31, 653-659. [9] Velde, F.V.D. and Baets, P.D., 1997. The friction and wear behaviour of

polyamide 6 sliding against steel at low velocity under very high contact pressures, Wear, 209, 106-114.

[10] Plastics Design Library, 1995. Fatigue and Tribological Properties of Plastics and Elastomers, PDL Handbook Series, New York.

[11] Ibrahim, R.A., 1994. Friction-induced vibration, chatter, squeal, and chaos part I: mechanics of contact and friction, Appl. Mech. Rev., 47, 209-226. [12] Yamaguchi, Y., 1990. Tribology of Plastic Materials: their characteristics and

applications to sliding components, Elsevier, Amsterdam.

[13] Barrett, T.S., Stachowiak, G.W. and Batchelor, A.W., 1992. Effect of roughness and sliding speed on the wear and friction of ultra-high molecular weight polyethylene, Wear, 153, 331-350.

[14] Seireg, A.A., 1998. Friction and Lubrication in Mechanical Design, Marcel Dekker, New York.

[15] Akay, A., 2002. Acoustics of friction, J. Acoust. Soc. America, 111, 1525-1548. [16] Lu, M., 2001. Analysis of acoustic signals due to tool wear during machining,

PhD Thesis, University of Michigan, Ann Arbor

[17] Brockley, C.A. and Ko, P.L., 1970. Quasi-harmonic friction-induced vibration,

ASME J. Lubr. Technol. Trans., 92, 550-556.

[18] Rorrer, R.A.L. and Juneja, V., 2002. Friction-induced vibration and noise generation of instrument panel material pairs, Tribology International, 35, 523-531.

[19] D’Souza, A.F. and Dweib, A. H., 1990. Self-excited vibrations induced by dry friction – part 2: stability and limit-cycle analysis, Journal of Sound

and Vibration, 137, 177-190.

[20] Ibrahim, R.A., Madhavan, S., Qiao, S.L. and Chang, W.K., 2000. Experimental investigation of friction-induced noise in disc brake systems, International Journal of Vehicle Design, 23, 218-240.

EK-A