Anabilim Dalı: TEKSTĐL MÜHENDĐSLĐĞĐ Programı: TEKSTĐL MÜHENDĐSLĐĞĐ
ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
ÖRME MAKĐNELERĐNDE KULLANILAN DĐLLĐ ĐĞNELERDE AŞINMA DAVRANIŞININ ĐPLĐK VE MAKĐNE
PARAMETRELERĐNE BAĞLI OLARAK ĐNCELENMESĐ
DOKTORA TEZĐ
Y. Müh. Dilek ÇUKUL
ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
ÖRME MAKĐNELERĐNDE KULLANILAN DĐLLĐ ĐĞNELERDE AŞINMA DAVRANIŞININ ĐPLĐK VE MAKĐNE
PARAMETRELERĐNE BAĞLI OLARAK ĐNCELENMESĐ
DOKTORA TEZĐ Y. Müh. Dilek ÇUKUL
(503002303)
Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 29 Mart 2007 Tezin Savunulduğu Tarih : 06 Haziran 2007
Tez Danışmanı : Prof. Dr. Cevza CANDAN II. Tez Danışmanı: Prof.Dr. Servet TURAN (A.Ü.)
Diğer Jüri Üyeleri Prof.Dr. Bülent Özipek (Đ.T.Ü) Prof.Dr. H.Rıfat Alpay (U.Ü.) Prof. Dr. Emel Önder (Đ.T.Ü) Prof. Dr. Recep EREN (U.Ü.)
Doç.Dr. Banu Uygun Nergis (Đ.T.Ü)
ÖNSÖZ
Çalışmalarımda ilgi ve tecrübesiyle desteğini esirgemeyen, eleştiri ve önerileri ile çalışmalarımda büyük katkısı bulunan değerli Danışman Hocalarım Sayın Prof. Dr. Cevza Candan ve Prof. Dr. Servet Turan’a teşekkürlerimi sunarım.
Tez çalışmasının deneysel bölümünün gerçekleştirilmesinde her türlü teknik desteği sağlayan Tunç Tekstil kumaş geliştirme bölümünden Tekstil Müh. Sayın Kemal Ülger’e, örme bölümü şefi Sayın Salih Hacıoğlu’na teşekkürlerimi sunarım. Tez çalışmasında istatistiksel yöntemlerin planlanmasında yardımcı olan Yard. Doç. Dr. Fikret Er’e, iplik ölçümleri konusunda destek sağlayan Edip Đplik Sanayi ve Ticaret A.Ş. Kalite ve Proses Kontrol Şefi Sayın Yılmaz Arıkan’a, teknik bilgi ve desteklerinden dolayı TETAŞ Teknik Servis Müdürü Sayın Sezgin Bingöl’e ve Shima Seiki Desen Bölümünden Sayın Engin Arabacı’ya, stereo mikroskop denemelerinde yardımlarını esirgemeyen Sayın Yard. Doç. Dr. Osman Nuri Çelik’e, deneysel çalışmaların gerçekleştirildiği ĐTÜ Tekstil ve Konfeksiyon Kalite Kontrol Laboratuarı çalışanlarına, elektron mikroskobu eğitimi ve kullanımında desteklerini esirgemeyen Anadolu Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü asistanlarına, bilgi ve tecrübesiyle çalışmalarıma yön veren Bilgisayar Müh. M.Akif Ersoy’a, UME Boyutsal Laboratuarından Mak. Yük. Müh. Sayın Murat Aksulu’ya, mikroskop ölçüm denemelerine olanak sağlayan GYTE Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü hocalarına ve laboratuar çalışanlarına, araştırmalarım sırasında danıştığım Gazi Üniversitesi Makine Müh. Bölümü öğretim üyesi Sayın Prof. Dr. Can Çoğun hocama, her türlü desteklerinden dolayı çalışma arkadaşlarıma çok teşekkür ederim. Ayrıca, büyük sabırla beni destekleyen ve yardımlarını esirgemeyen çok değerli aileme, buradan teşekkürlerimi sunarım.
Saygılarımla…
ĐÇĐNDEKĐLER
KISALTMALAR v
TABLO LĐSTESĐ vi
ŞEKĐL LĐSTESĐ viii
SEMBOL LĐSTESĐ xii
ÖZET xiii
SUMMARY xv
1. GĐRĐŞ 1
2. AŞINMA HAKKINDA GENEL TANIMLAR, TEKSTĐLDE YAPILAN
ÇALIŞMALAR ve AŞINMANIN DEĞERLENDĐRĐLMESĐ 5
2.1. Aşınmanın Tanımı 5
2.2. Tribolojik Sistem 6
2.3. Aşınma Mekanizmaları 8
2.4. Aşınma ve Sürtünmenin Etkileşimi 10
2.5. Đplik Metal Sürtünmesi ve Aşınma 12
2.5.1 Örme Đşleminde Đpliğe Etki Eden Kuvvetler ve Sürtünme 14
2.6. Örme Đşleminde Meydana Gelen Aşınmalar 15
2.6.1. Groz-Beckert'in Örme Đğneleri Üzerine Yapmış Olduğu AR-GE
Çalışmaları 19
2.7. Aşınma Değerlendirmesinde Kullanılan Metotlar 20 2.7.1. Yüzey Pürüzlülüğünün Tanımı ve Ölçüm Yöntemleri 22 2.7.2. Yüzey Pürüzlülüğü Ölçümünde SEM Stereoskopi Tekniğinin
Kullanımı 26
3. MALZEME VE DENEYSEL ÇALIŞMA 30
3.1. Malzeme 30
3.1.1. Đplik Kalite Parametrelerinin ölçülmesi 30
3.1.2 Aşınmış Đğne Numunelerinin Hazırlanması 32
3.1.3 Đğne Örnekleme ve Temizleme Prosedürü 33
3.1.4 Đğnelere Ait EDX Analizi 34
3.2. Metot 36
3.2.1. SEM Stereoskopi 36
3.2.2. Yüzey Pürüzlülük Parametreleri 38
4. DENEY SONUÇLARI VE DEĞERLENDĐRME 41
4.1. Kullanılmamış Đğne Yüzey Özelliklerinin Değerlendirilmesi 41 4.2. Kullanılmamış Đğnelere Ait Yüzey Pürüzlülük Ölçümleri 47
4.3. Üretim Parametrelerinin Đğne Aşınması Üzerine Etkilerinin
Đncelenmesi 54
4.3.1. Temel Durum 54
4.3.1.1. 100% Pamuk (Ring) Đplik 55
4.3.1.2. 100% Pamuk (OE-rotor) Đplik 57
4.3.1.3. 100% Viskon (Ring) Đplik 60
4.3.1.4. 100% Poliester (Ring) Đplik 62
4.3.2. Đplik Giriş Gerginliği 65
4.3.2.1. 100% Pamuk (Ring) Đplik 66
4.3.2.2. 100% Pamuk (OE-rotor) Đplik 68
4.3.2.3. 100% Viskon (Ring) Đplik 71
4.3.2.4. 100% Poliester (Ring) Đplik 73
4.3.3. Kumaş Çekimi 76
4.3.3.1. 100% Pamuk (Ring) Đplik 76
4.3.3.2. 100% Pamuk (OE-rotor) Đplik 79
4.3.3.3. 100% Viskon (Ring) Đplik 81
4.3.3.4. 100% Poliester (Ring) Đplik 84
4.3.4. Makine Hızı 86
4.3.4.1. 100% Pamuk (Ring) Đplik 87
4.3.4.2. 100% Pamuk (OE-rotor) Đplik 89
4.3.4.3. 100% Viskon (Ring) Đplik 92
4.3.4.4. 100% Poliester (Ring) Đplik 94
4.4. Yüzey Pürüzlülük Ölçüm Sonuçları 97
4.5. Đplik ve Makine Parametrelerinin Đğne Aşınma Davranışı Üzerine
Etkilerinin Đstatistiksel Olarak Değerlendirilmesi 98 4.6. Aşınma Đzlerinin Değerlendirilmesinde Đz Derinlik ve Ortalama
Pürüzlülük Ölçümlerinin Kullanılması 103
SONUÇLAR VE ÖNERĐLER 114
KAYNAKLAR 118
ÖZGEÇMĐŞ 125
KISALTMALAR
AA : Aritmetik Ortalama
AFM : Atomik Kuvvet Mikroskobu
ANSI : Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü AR-GE : Araştırma-Geliştirme
A.S.L.E. : Amerikan Yağlayıcı Mühendisliği Topluluğu ASTM : Amerikan Test ve Materyaller Topluluğu BSD : Geri Yansıyan Elektron Dedektörü CLA : Merkez Çizgi Ortalaması
DIN : Alman Standart Enstitüsü EDX : Enerji Yayılımlı X-Işını Analizi EHT : Hızlandırma Voltajı
IM : Đnterferometrik Mikroskobu
ISO : Uluslararası Standardizasyon Kurumu
LSCM : Lazer Taramalı Konfokal Eektron Mikroskobu O.D.E.C.D. : Malzeme Mühendisliği ve Araştırma Grubu
OE : Açık Uç
RMS : Pürüzlülük Karelerinin Karekökü SEM : Taramalı Elektron Mikroskobu TiO2 : Titanyumdioksit
TSE : Türk Standartları Enstitüsü WD : Çalışma Mesafesi
TABLO LĐSTESĐ
Sayfa No Tablo 2.1 Pürüzlülük ölçüm metotlarının karşılaştırılması……… 25 Tablo 3.1 Kullanılan ipliklere ait test sonuçları……… 31 Tablo 3.2 Kumaş üretimine ait makine parametreleri……….. 33 Tablo 3.3 Đğne malzemesindeki elementlerin % olarak ağırlıkları………… 35 Tablo 4.1 Numune iğne no 1’in yüzeyine ait pürüzlülük ölçümleri ………… 50 Tablo 4.2 Numune iğne no 2’nin yüzeyine ait pürüzlülük ölçümleri ……….. 51 Tablo 4.3 Numune iğne no 3’ün yüzeyine ait pürüzlülük ölçümleri ………... 51 Tablo 4.4 Numune iğne no 4’ün yüzeyine ait pürüzlülük ölçümleri ………... 52 Tablo 4.5 Numune iğne no 5’in yüzeyine ait pürüzlülük ölçümleri ………… 53 Tablo 4.6 Temel durum-pamuk ring, iğne yüzeyi pürüzlülük ölçümleri……. 57 Tablo 4.7 Temel durum pamuk OE-rotor, iğne yüzeyi pürüzlülük
ölçümleri……... 59 Tablo 4.8 Temel durum-viskon, iğne yüzeyi pürüzlülük ölçümleri…………. 62 Tablo 4.9 Temel durum- poliester, iğne yüzeyi pürüzlülük ölçümleri……… 64 Tablo 4.10 Đplik giriş gererginliği- pamuk ring, iğne yüzeyi pürüzlülük
ölçümleri……….. 68 Tablo 4.11 Đplik giriş gerginliği- pamuk OE-rotor, iğne yüzeyi pürüzlülük
ölçümleri………... 70
Tablo 4.12 Đplik giriş gerginliği- viskon ring, iğne yüzeyi pürüzlülük
ölçümleri……….. 73
Tablo 4.13 Đplik giriş gerginliği- poliester ring, iğne yüzeyi pürüzlülük
ölçümleri……….. 75
Tablo 4.14 Kumaş çekimi- pamuk ring, iğne yüzeyi pürüzlülük ölçümleri…... 78 Tablo 4.15 Kumaş çekimi- pamuk OE-rotor, iğne yüzeyi pürüzlülük
ölçümleri……
81 Tablo 4.16 Kumaş çekimi, viskon ring, iğne yüzeyi pürüzlülük ölçümleri…... 83 Tablo 4.17 Kumaş çekimi, poliester ring, iğne yüzeyi pürüzlülük ölçümleri... 86 Tablo 4.18 Makine hızı- pamuk ring, iğne yüzeyi pürüzlülük ölçümleri…….. 89 Tablo 4.19 Makine hızı- pamuk OE-rotor, iğne yüzeyi pürüzlülük
ölçümleri………
91 Tablo 4.20 Makine hızı- viskon, iğne yüzeyi pürüzlülük ölçümleri…………... 94 Tablo 4.21 Makine hızı- poliester, iğne yüzeyi pürüzlülük ölçümleri………... 96 Tablo 4.22 Kullanılmamış iğne için ölçüm sonuçları (µm)……….…….. 97 Tablo 4.23 Kullanılmış iğne için ölçüm sonuçları (µm)……… 98 Tablo 4.24 Kullanılmamış dilli iğnelerin yüzeylerinden alınan Ra ölçümleri... 99 Tablo 4.25 Kullanılmamış ve kullanılmış iğne Ra ölçümlerine ait t-testi
sonuçları………... 99
Tablo 4.26 Üretim parametrelerine göre iğnelerin ortalama pürüzlülük
ölçümleri……….. 100
Tablo 4.28 Üretim parametreleri ve kodlamaları………... 101 Tablo 4.29 Đki yönlü varyans analiz (two-way ANOVA) sonuçları…………. 102 Tablo 4.30 Aşınma izlerine ait ölçüm sonuçları (µm)……… 113
ŞEKĐL LĐSTESĐ
Sayfa No Şekil 2.1 : Tribo sistemin yapısı………... 7 Şekil 2.2 : Tekstil makine parçası üzerindeki polimer ve oligomer
tabakası……….. 7
Şekil 2.3 : Yüzey yükseltileri……….... 10 Şekil 2.4 : Silindir etrafında belirli bir açı ile sarılan bir tekstil
malzemesinin geçişi……….... 12 Şekil 2.5 : Kanca ve dil teması sonucunda meydana gelen kanca ve
dildeki aşınma………. 19 Şekil 2.6 : Đğne kancasının iç kısmına gelen gerilme kuvvetinin etkisi….... 20 Şekil 2.7 : Yüzey karakteristikleri………... 22
Şekil 2.8 : Yüzey yapısı……… 23
Şekil 2.9 : a) ve b) Numuneye 5 derecelik açı verilerek elde edilmiştir stereo görüntüler. c) Stereo görüntülerin kullanımı ile elde
edilmiş topografik harita………. 28 Şekil 2.10 : a) incelenen malzemenin yüzeyine ait stereoskopik SEM
fotoğrafı b) Stereoskopik görüntüden elde edilmiş yapı kontür haritası c) Görüntü çiftinden elde edilmiş 3 boyutlu
görünüş……….... 29
Şekil 3.1 : Mayer & Cie. Marka 14 pus / 20E (2*876 iğne), 14 sistemli
interlok örme makinası……… 32 Şekil 3.2 : Kullanılmamış iğne EDX analizi için seçilen spektrum bölgesi 34 Şekil 3.3 : Kullanılmaış iğne yüzeyine ait malzeme spektrumu…………... 35 Şekil 3.4 : Geri yansıyan elektron dedektöründen (BSD) elde edilen SEM
görüntüsü- iğne yüzeyindeki Al’nin dağılımı………. 36 Şekil 3.5 : SEM içinde numunenin 0 derece ve α kadar eğim verilmiş
pozisyonları………. 37
Şekil 4.1 : Kullanılmamış iğne no:1 kanca iç yüzeyine ait farklı büyütme-lerdeki SEM görüntüleri a) 750x, b) 1000x ve c) 2000x…….... 42 Şekil 4.2 : Kullanılmamış iğne no:2 kanca iç yüzeyine ait farklı
büyütme-lerdeki SEM görüntüleri a) 750x, b) 1000x ve d) 2000x……... 44 Şekil 4.3 : Kullanılmamış iğne no:3 kanca iç yüzeyine ait farklı
büyütme-lerdeki SEM görüntüleri a) 750x, b) 1000x ve d) 2000x……… 46 Şekil 4.4 : Kullanılmamış iğne no1’e ait a) ve b) iğne kancasının iç yüzey
( ± 6º) stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz
programının uygulanması sonucunda (a) ve (b)
görüntülerin-den elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası……… 48 Şekil 4.5 : Numune iğne no 2’nin yüzey yükselti haritası……….... 50 Şekil 4.6 : Numune iğne no 3’ün yüzey yükselti haritası………. 51 Şekil 4.7 : Numune iğne no 4’ün yüzey yükselti haritası………. 52
Şekil 4.8 : Numune iğne no 5’in yüzey yükselti haritası……….. 53 Şekil 4.9 : Temel durum, Pamuk (ring) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası... 55 Şekil 4.10 : Temel durum, Pamuk (OE-rotor) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası…. 57 Şekil 4.11 : Temel durum, Viskon (ring) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası... 60 Şekil 4.12 : Temel durum, Poliester (ring) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası... 62 Şekil 4.13 : Đplik giriş gerginliği, Pamuk (ring) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası…. 66 Şekil 4.14 : Đplik giriş gerginliği, Pamuk (OE-rotor) a) ve b) iğne
kancasının iç yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası……….
68 Şekil 4.15 : Đplik giriş gerginliği, Viskon (ring) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası…. 71 Şekil 4.16 : Đplik giriş gerginliği, Poliester a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası... 73 Şekil 4.17 : Kumaş çekimi, Pamuk (ring) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası…. 76 Şekil 4.18 : Kumaş çekimi, Pamuk (OE-rotor) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinde elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası…...
79 Şekil 4.19 : Kumaş çekimi, Viskon (ring) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası....
81 Şekil 4.20 : Kumaş çekimi, Poliester (ring) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası….
84
Şekil 4.21 : Makine hızı, Pamuk (ring) a) ve b) iğne kancasının iç yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz
programının uygulanması sonucunda (a) ve (b)
görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası…. 87 Şekil 4.22 : Makine hızı, Pamuk (OE-rotor) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası…. 89 Şekil 4.23 : Makine hızı, Viskon (ring) a) ve b) iğne kancasının iç yüzeyine
ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b)
görüntü-lerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti haritası…. 92 Şekil 4.24 : Makine hızı, Poliester (ring) a) ve b) iğne kancasının iç
yüzeyine ait ± 6º stereo görüntü çiftleri c) stereo görüntü analiz programının uygulanması sonucunda (a) ve (b) görüntülerinden elde edilmiş olan yüzey anaglifi d) yükselti
haritası………. 94
Şekil 4.25 : Kullanılmamış iğne yanal yüzeyine ait pürüzlülük grafiği……. 97 Şekil 4.26 : Kullanılmış iğne yanal yüzeyine ait pürüzlülük grafiği……….. 98 Şekil 4.27 : Viskon-temel durum-derinlik ölçümü alınan aşınma izleri I-II.. 104 Şekil 4.28 : Viskon-temel durum- I. aşınma izi derinlik ölçümü
(Ra=0,11 µm; Derinlik max= -7,53 µm)……… 104 Şekil 4.29 : Viskon-temel durum II. aşınma izi derinlik ölçümü
(Ra=0,17 µm; Derinlik max= -5,52 µm)……… 105 Şekil 4.30 : Pamuk Ring-temel durum-derinlik ölçümü alınan
aşınma izleri (I-II)………...…. 105 Şekil 4.31 : Pamuk Ring-temel durum I. aşınma izi derinlik ölçümü
(Ra=0,07 µm; Derinlik max= -2,89 µm)………... 106 Şekil 4.32 : Pamuk Ring-temel durum II. Aşınma izi derinlik ölçümü
(Ra=0,09 µm; Derinlik max= -4,66 µm)………... 106 Şekil 4.33 : Viskon-iplik giriş gerginliği-derinlik ölçümü alınan aşınma
izleri (I-II)……… 107
Şekil 4.34 : Viskon-iplik giriş gerginliği -I. aşınma izi derinlik ölçümü
(Ra=0,24 µm; Derinlik max= -4,08 µm)………... 107 Şekil 4.35 : Viskon-iplik giriş gerginliği -II. aşınma izi derinlik ölçümü
(Ra=0,17 µm; Derinlik max= -1,49 µm)………... 108 Şekil 4.36 : Pamuk Ring-iplik giriş gerginliği-derinlik ölçümü alınan
aşınma izleri (I-II)………... 108 Şekil 4.37 : Pamuk Ring-iplik giriş gerginliği I. aşınma izi derinlik ölçümü
(Ra=0,21 µm; Derinlik max= -3,06 µm)……... 109 Şekil 4.38 : Pamuk Ring-iplik giriş gerginliği II. aşınma izi derinlik ölçümü
(Ra=0,09 µm; Derinlik max= -3,65 m)……….. 109 Şekil 4.39 : Viskon-makine hızı-derinlik ölçümü alınan aşınma izleri (I-II). Şekil 4.40 : Viskon-makine hızı I. aşınma izi derinlik ölçümü (Ra=0,68
µm; Derinlik max= -6,20 µm)………... 110 Şekil 4.41 : Viskon-makine hızı II. aşınma izi derinlik ölçümü (Ra=0,58
µm; Derinlik max= -2,01 µm)………. 111 Şekil 4.42 : Pamuk Ring-makine hızı-derinlik ölçümü alınan aşınma
izleri (I-I) ..…… ……….. 111
Şekil 4.43 : Pamuk Ring-makine hızı I. aşınma izi derinlik ölçümü
(Ra=0,07 µm; Derinlik max= -2,83 µm)………... 112 Şekil 4.44 : Pamuk Ring-makine hızı II. aşınma izi derinlik ölçümü
(Ra=0,07 µm; Derinlik max= -1,69 µm)………... 112
SEMBOL LĐSTESĐ
F : Sürtünme kuvveti
P : Olasılık
Ra : Ortalama yüzey pürüzlülük parametresi Ra,Rq,Rz… : Amplitüt parametreler
RLo, RLr… : Hibrid parametreler RNr,Rsk,RD : Uzaysal parametreler Sbi,Sci,Svi…. : Fonksiyonel parametreler T : Đplik çıkış gerilimi
T0 : Đplik giriş gerginliği
θ1,θ2 : Đpliğin silindire temas ettiği noktalar arasındaki açılar
µ : Sürtünme katsayısı
W : Normal kuvvet
ÖRME MAKĐNELERĐNDE KULLANILAN DĐLLĐ ĐĞNELERDEKĐ AŞINMA DAVRANIŞININ ĐPLĐK VE MAKĐNE PARAMETRELERĐNE BAĞLI
OLARAK ĐNCELENMESĐ ÖZET
Bu çalışmada, örme makinelerinde kullanılan dilli iğnelerin kanca kısmında meydana gelen aşınmaların, makine parametrelerine ve iplik kalitelerine bağlı olarak değişimi deneysel olarak incelenmiş ve aşınma değerleri sayısal olarak ifade edilmiştir. Đncelemelerde SEM stereoskopi yöntemi kullanılmıştır. Đğne aşınmalarının değerlendirilmesinde ise kanca içi yüzey pürüzlülük değerleri ele alınmıştır.
Tez çalışmasının deneysel kısmında, örme işlemi esnasında dilli iğne ile iplik temasının sebep olduğu kancanın iç bölgesindeki aşınmaların kontrollü bir şekilde oluşturulması sağlanmıştır. Bunun için gerekli olan test üretimi, “Mayer & Cie.” Marka 14 pus / 20E (2*876 iğne), 14 sistemli interlok örme makinesinde gerçekleştirilmiştir. Üretim esnasındaki atmosfer şartları hem nem hem de sıcaklık bakımından ticari imalat şartlarını yansıtmaktadır. Đğnelerin aşınma durumlarını inceleyebilmek için üç farklı makine parametresi (kumaş çekimi, iplik giriş gerginliği ve makine hızı) ve dört faklı iplik tipi (% 100 pamuk ring, % 100 pamuk OE-rotor, % 100 viskon ring ve % 100 Poliester ring) ile bir seri test üretim gerçekleştirilmiştir. Makine hızı parametresi hariç olmak üzere, çalışma süresi her bir parametre için beş çalışma günü olarak belirlenmiştir. Makine hızı parametresi için de diğer makine parametrelerinde üretilen kumaş miktarına eşit kumaş üretimi sağlanacak şekilde üretim süresi uzatılmıştır. Her yeni üretim süreci için, iğne yatağının aynı noktasından alınmak koşuluyla, kullanılmış iğneler yenileri ile değiştirilmiştir.
Kullanılmış iğne numunelerindeki aşınmalar taramalı elektron mikroskobunda (SEM) ortaya konulmuştur. Đğne yüzey topografisindeki değişiklikleri nümerik olarak ifade edebilmek için öncelikle iğne yüzeyine ait stereoskopik SEM görüntü çiftleri, stereoskopik görüntü analiz programı vasıtasıyla, üç boyutlu yüzey profili oluşturulmuştur. Oluşturulan yüzey profilinden iğne yüzeyine ait ortalama yüzey pürüzlülük parametrelerinin (Ra) elde edilmesi sağlanmıştır. Bu amaçla Scandium
yazılımı kullanılmıştır.
Tez çalışmasının son kısmında ise farklı parametrelerle gerçekleştirilen test üretimlerine ait aşınmış iğnelerin ve hiç kullanılmamış iğnelerin topografik özellikleri ve pürüzlülük değerleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Đğnelerin kullanım sürelerinin aşınma oluşumuna yeterli olduğu, makine hızı, iplik giriş gerginliği ve kumaş çekme gerilimi gibi makine parametrelerinin ve kullanılan iplik kalitelerinin iğne aşınması üzerinde farklı etkilere sahip olduğu sonucuna
ulaşılmıştır. Ayrıca istatistiksel analiz sonucunda da, aynı kalitedeki iplik için, değişen makine parametrelerine bağlı olarak iğne aşınmasında farklılıkların meydana geldiği belirlenmiştir. Bu belirlenen farklılıklar doğrultusunda makine ve iplik parametrelerinin iğne kanca iç yüzey aşınması üzerinde ortak etki yarattığı görülmüştür.
Bu çalışmanın sonuçları, makine parametrelerine ve iplik kalitesine göre örme işlemi esnasında iğne kancasında meydana gelen aşınmaların ne oranda olabileceğine ışık tutmaktadır. Ayrıca, iğnelerin aşınma özelliklerinin iyileştirilmesine yönelik yapılacak çalışmalarda, aşınmanın ölçülmesinde ve örme iğnesindeki aşınma davranışları arasındaki farkların belirlenebilmesinde ve hatta daha iyi yüzeylerin geliştirilmesinde, üç boyutlu yüzeyin ve bu yüzeylerden topografik bilgilerin elde edilebildiği SEM stereoskopi yönteminin, kullanılabileceği gösterilmiştir.
A STUDY ON THE WEAR OF KNITTING NEEDLES WITH REFERENCE TO YARN TYPES AND MACHINE PARAMETERS
SUMMARY
In this study, the wear occurred inside the needle hook was examined with reference to different machine parameters and yarn types, and the amount of wear was stated numerically. SEM stereoscopy method was used for the evaluations. The surface roughness parameters of the inner part of the needle hooks were discussed for evaluating the needle wear.
In the empirical part of the thesis, the wear of the inner part of the needles, which is occurred due to yarn to needle contact during the knitting process, was formed by means of controlled test productions. For those test productions, Mayer & Cie. interlock knitting machine of 14 inch, E20 (2*876 needle) was employed. The atmospheric conditions during the productions were the same as the commercial production conditions in terms of relative humidity and temperature. In order to investigate the wear of the needles, sets of test productions were arranged in such a way that three different machine parameters (fabric take down tension, yarn input tension and machine speed) and four different yarn types (100% cotton ring, 100% cotton OE-rotor, 100% viscose ring and 100% polyester ring) were chosen. The knitting period for each production parameter was determined to be five days, except machine speed parameter. The production period for the machine speed parameter was extended to obtain the same amount of fabric production as the other machine parameters did. At the end of each test period, sample needles, which were always taken from the same part of the needle bed, were replaced with the new ones.
The wear of the used needles were displayed by scanning electron microscopy (SEM). For a comparative study regarding the differences in topography of the hook surfaces numerically, stereoscopic SEM images acquired from the inner parts of the needle hooks were used for the 3D reconstruction by means of Scandium image analyzing software. Thereby, the topographic information and the average roughness parameters (Ra) from the needle surfaces were obtained. For this purpose, Scandium
– Height software was utilized.
Last part of the thesis, the topographical characteristics and the average roughness parameters of the unused needle and the needles knitted during the test production with different parameters were comparatively investigated. Based on the obtained numerical results, it can be concluded that the knitting period, which was five days, was found to be long enough to wear off the surface of needle hooks. Both machine parameters, such as yarn input tension, machine speed, etc., and yarn types significantly and differently affect the wear occurred in the surfaces of the needle
hooks. And the statistical analysis of the results imply that there is an interaction between machine parameters and yarn types which means that for each yarn type, the wear pattern of the needle hook surface was different depending on the varying machine parameters.
Finally, the results of this study show that the amount of wear on the inner surfaces of hooks of the latch needles which formed during the knitting operation, could be evaluated. Furthermore, SEM stereoscopy method which helps to reconstruct 3D surfaces and obtain topographical information form those surfaces, was suggested to be utilized to measure the amount of wear and explain the differences in the wear behavior of knitting needles and as well as to develop better needle surfaces.
1. GĐRĐŞ
Tekstil makine üreticileri ve kumaş imalatçıları için mekanik aşınmaların önem kazanmasının temelinde yatan sebep, tekstil sektöründe kar marjının giderek küçülmesidir. Kalite ve performanstan beklentilerin yükselmesinden dolayı liflerin ve ipliklerin temas ettiği tekstil makine parçasının yüzeyini nasıl etkiledikleri hakkında detaylı bilgi gerekmektedir [1]. Örme makinelerinde kullanılan iğneler, örme işleminin temel elemanı olup, iğnelerin kalitesi üretilen kumaşın kalitesini ve üretimin verimliliğini, kısacası üretimin ekonomik açıdan optimum olmasını doğrudan etkileyen faktörlerden biridir. Örme makinesi üzerinde çok sayıda örme iğnesi kullanılmaktadır. Bu iğnelerin aşınması sonucu yenilenmeleri gerekeceği için iğne aşınması önemli bir maliyet unsurudur. Bu nedenle iğne kalitesi üretim ve üründen sağlanan karlılığı etkilemektedir. Özellikle zamanından önce meydana gelen iğne aşınmaları sebebiyle, makinelere tekrar yeni iğnelerin yerleştirilmesi göz ardı edilemeyecek miktarda işlem maliyetine ve tekstil imalatçıları için büyük maddi zararlara sebep olmaktadır [2].
Üretim esnasında örme makinelerinin çeşitli parçaları gibi, örme iğneleri de farklı aşındırıcı etkilere maruz kalırlar. Đğnelerin belli bir kullanım süresi sonundaki aşınma miktarı iğnenin imal edildiği malzemenin yanı sıra, kullanılan ipliğin malzemesi ve üretim metodu (ring, OE-rotor, vb) [3-7], ipliğin kirlilik derecesi, makine ayarları (iplik giriş gerginliği, kumaş çekimi, makine hızı, besleme sayısı vb.) ve çalışma koşulları (temizlik, nem ve sıcaklık gibi) etkili olmaktadır [3,8-12]. Olumsuz çalışma koşullarının bir araya gelmesi halinde iğne ömrünü kısaltan aşınmalar birkaç hafta içinde hızlı bir şekilde meydana gelebilmektedir. En belirgin aşınma belirtileri en çok örme elemanlarının iplik ile direkt temas halinde bulunduğu bölgelerde (kancasında, kaşıkta ve pimde) meydana gelmektedir [5]. Đplik ile direkt temasta olmasa da platinlerde, iğne yatağında, kamlarda vb. parçalarda da örme işlemi esnasında kullanılan iplikten dökülen lif kırıkları, tozlar ve diğer yabancı maddeler sebebiyle aşınmalar meydana gelmektedir.
Đğnenin iplikle direkt temas ettiği kısımlarında oluşan aşınmaların artması durumunda, örülen kumaşlarda daha sık hatalara rastlanılması kaçınılmazdır. Bu sebeple dilli iğnede artan aşınmanın muhtemel sebeplerini anlamak için aşınmaya etkili olacağı düşünülen parametrelerin incelenmesi gerekmektedir. Literatürde iğne imalatçılarının Ar-Ge kapsamında yapmış olduğu çalışmalar dışında, dilli iğnenin aşınması çok az yer almıştır.
Bu çalışmada esas olarak, örme iğnesinin (dilli iğne) iplik kalitelerine ve örme makinesinin parametrelerine bağlı olarak aşınma davranışında ne gibi farklılıklar göstereceği incelenmiştir. Đğne aşınmasının ölçümünde çok yeni ve kullanımı diğer mühendislik dallarında da çok az olan SEM “stereoskopi” metodu denenmiştir. Tekstil makine parçalarında meydana gelen aşınmanın incelenmesinde daha önce bu metotla herhangi bir çalışmanın yapılmadığı literatür araştırması neticesinde saptanmıştır.
Tez dört bölümden oluşmaktadır. Tezin birinci bölümünde, örme iğnesinin iplik ile teması neticesinde iğne kancasında meydana gelen aşınmayı etkileyen iplik ve makine parametreleri belirlenmiştir. Belirlenen bu parametrelerin iğne aşınma davranışını iplik ve örme makinesi parametrelerine bağlı olarak ifade edilebileceği bir deney ortamı oluşturulmuştur. Parametrelerin incelenmesi esnasındaki koşulların sanayideki gerçek çalışma koşullarını en iyi şekilde yansıtabilmesi amacıyla kumaş üretimi Deniz Tekstil A.Ş Çorlu / Muratlı Örme Bölümü’nde gerçekleştirilmiştir. Đkinci Bölümde, örme iğnesinin (dilli iğne) aşınma davranışını belirlemeye yönelik olarak test şartları oluşturulmuş ve incelenmesi gereken makine parametreleri (makine hızı, iplik giriş gerginliği, kumaş çekimi gibi) ile iplik kaliteleri belirlenmiştir [3-5,12-14]. Đplik testleri TSE standartlarına göre yapılmıştır. Đplik parametrelerinin belirlenmesine yönelik deneysel çalışmalardan iplik sürtünme katsayısı ve iplik mukavemeti ölçümleri Edip Đplik Sanayi ve Ticaret AŞ kalite kontrol laboratuarında, diğer ölçümler ise Đstanbul Teknik Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü, Tekstil ve Konfeksiyon Kalite Kontrol ve Araştırma Laboratuarında gerçekleştirilmiştir.
Üçüncü bölümde, iğne kancasının iç yüzeyinde meydana gelen aşınmaların açıklanmasında, metal yüzeyin topografik olarak değişiminin incelenmesine ve metal
yüzeyinde meydana gelen mikron düzeyindeki aşınma izlerinin nümerik olarak ifade edilmesinde kullanılabilecek en etkili yöntem olarak SEM stereoskopi yöntemi belirlenmiştir. Đğne kancasının iç yüzeydeki izlerin derinliğini de verebilen stereoskopik SEM çekimlerinin yapılmasına ve bu çekimlerden elde edilen yüzey fotoğrafları, görüntü işleme programları ile üç boyutlu hale getirilerek, metal yüzey topografisindeki değişikliklerin belirlenmesinde kullanılmıştır [15-19].
Dördüncü bölümde, iğne kanca iç bölgesinde meydana gelen topografik değişikliklerin değerlendirilmesinde kullanılan stereoskopik SEM görüntüleri, yüzey haritaları ve yüzey pürüzlülük değerlerine (Ra) ait ölçüm sonuçları sunulmuştur. Đğne yüzeylerine ait stereo görüntülerinin üç boyutlu hale getirilmesinde Soft Imaging System GmbH firmasının bu amaca yönelik olarak geliştirdiği “Scandium-Height” yazılımı kullanılmıştır.
Đğnelerin mikroskop çekimleri, Anadolu Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, taramalı elektron mikroskobu laboratuarında gerçekleştirilmiştir. Bu bölümde kullanılmamış ve kullanılmış iğnelerin yüzey pürüzlülük değerlerinde herhangi bir değişikliğin meydana gelip gelmediği, t-testi uygulanarak gösterilmiştir. Bu amaçla “MINITAB” programının-istatistik modülü kullanılmıştır. Ayrıca, iplik ve makine parametrelerine bağlı olarak iğne kancasında meydana gelen aşınma davranışını açıklamak için yüzey pürüzlülük parametreleri (Ra) MINITAB programının istatistik modülü kullanılarak değerlendirilmiştir. Ra ve
üretim parametreleri arasındaki ilişkinin açıklanmasında, iki yönlü veri analizi (Two-way ANOVA) kullanılmıştır.
Bu çalışmalara ilave olarak, iğnelerdeki aşınma izlerinden derinlik ve ortalama pürüzlülük ölçümleri alınmıştır. Bu deneme amaçlı ölçümlerin, iğne kancasında oluşan aşınmaları karşılaştırmada ne derecede faydalı olacağı incelenmiştir. Sonuçta örme iğnesinin örme işlemi esnasındaki aşınma davranışı değerlendirilmeye çalışılmıştır. Bu bilgiler ışığında, örme iğnesinin üretim parametrelerine bağlı olarak nasıl etkilenebileceği belirtilmiştir. Bu bilgilerin gelecekte yapılacak daha kapsamlı çalışmalar ile desteklenmesi halinde daha iyi iğne yüzeylerinin üretilmesi ve bilinçli iğne kullanımı mümkün görünmektedir.
Bu çalışmada, SEM stereoskopi ile malzeme yüzey bilgilerin elde edilmesi ve bu sayede aşınmanın değerlendirilmesi sağlanmıştır. Önerilen bu yeni yöntemin gelecekte aşınma üzerine yapılacak çalışmalarda fayda sağlaması ve yeni ürün geliştirmede etkili olması amaçlanmıştır.
2. AŞINMA HAKKINDA GENEL TANIMLAR, TEKSTĐLDE YAPILAN ÇALIŞMALAR ve AŞINMANIN DEĞERLENDĐRĐLMESĐ
2.1 Aşınmanın Tanımı
Aşınma karmaşık bir olaydır ve pek çok tanımından bahsetmek mümkündür. Aşınma, katı cisimlerin yüzeylerinden çeşitli etkenlerle, sürekli malzeme kayıplarının ortaya çıkmasıdır. DIN 50320 ve ASTM G40-93 standartlarına göre aşınma, "Kullanılan malzemelerinin başka malzemelerle (katı, sıvı veya gaz) teması neticesinde mekanik etkenlerle yüzeyden küçük parçacıkların ayrılması sonucu meydana gelen ve istenmeyen yüzey hasarlarıdır."Malzeme mühendisliği ve araştırma grubu “Organisation for Economic and Development” (O.D.E.C.D.) aşınmanın tanımını “Đzafi bir hareket sonucunda bir cismin yüzeyinde meydana gelen sürekli malzeme kaybıdır.” şeklinde yaparken, Amerikan yağlayıcı mühendisliği topluluğu “American Society of Lubrication Engineers” (A.S.L.E.), “Mekanik bir etki ile malzemenin kaldırılması” olarak aşınmayı tanımlamıştır [20,21].
Sonuç olarak metal parçalarının aşınması, metalin kademeli çürümesi, bozunması, yüzey malzemesinin istenmeyen bir şekilde yer değiştirmesi veya uzaklaşması şeklinde tanımlanabilir [22,23]. Malzemelerin hasar mekanizmasının aşınma olarak kabul edilebilmesi için malzeme yüzeylerinin birbirine göre izafi hareket yapmaları, malzeme yüzeylerinin her ikisinde veya birinde mekanik bir etki sonucunda malzeme kaybı oluşması ve aynı zamanda bu olayın istemsiz olarak meydana gelmesi gereklidir [24].
Günümüz ekonomi dünyasındaki eğilim, malzeme ve enerjinin korunmasına gittikçe daha fazla önem verilmesi yönündedir. Aşınma, malzeme israfının en önemli nedenidir. Aşınmanın azaltılması yönünde yapılabilecek en küçük ilerleme hem malzeme tasarrufu hem de aşınmış malzemenin değiştirilmesi için gereken enerji ve zamanın azaltılması anlamına gelmektedir [22].
Bir makine parçasında aşınma olduğu zaman düzgün bir şekilde çalışamaz. Bu durumda parçanın değiştirilmesi ya da yeniden yapılanması gerekir. Aşınma, daha parça tasarım aşamasındayken ihmal edilmemesi gereken bir konudur. Sonuç olarak aşınma, aşınan parçanın tamir edilmesi ya da yenisi ile değiştirilmesi işlemleri nedeniyle maliyetleri yüksek oranda arttırır. Dolayısıyla imalatın toplam maliyetini de arttırmış olur [23,25].
2.2 Tribolojik Sistem
Aşınma olayını sisteme etki eden değişkenlerin, birleşik etkilerini dikkate alarak incelemek gerekir. Aşınma bir sistemin bütünlüğü içinde ele alınmalıdır. Bu sistemin tümüne birden tribolojik sistem denir [23,26]. Aşınmanın meydana geldiği tribolojik sistem problemin tanımlanması ve çözümü için önemlidir.
Tribolojik sistem üç elemandan oluşur. Yapı, operasyon koşulları, çevre ve yüzey koşulları tribolojik sistemin elementleridir. Yapı, temas halindeki malzemelerin tipi ve temas geometrisini, operasyon koşulları yükleri, gerilmeleri vb. çevre ve yüzey koşulları ise yüzey topografisi, çevreleyen sıcaklık, yüzey kimyası vb. ifade eder [23,27].
Aşınan ve aşındırıcı malzemeler (aşınma çifti) arasındaki ara malzeme, sert taneli, gaz veya buhar halinde olabilir. Aşınma sırasında oluşan aşınma parçacıkları da ara malzeme gibi etki yaparak aşınma olayına katılırlar [28]. Sonuçta tribolojik sistemin yapısına bağlı olarak, karşı malzeme yüzünden veya ana aşınma malzemesinin yüzeyinden malzeme ayrılmasına neden olan etkileşimler meydana gelir.
Tribo-sistem, baz alınan nesne, karşıt gövde, orta malzeme (yağlayıcı vb.) ve çevreleyen ortamdan oluşur. Uygulanan kuvvetler, hareket, sıcaklık, işlem süresi vb. kompozit gerilim faktörleridir. Kayıp çıkışlar ise, sürtünme, ısı titreşim, gürültü, aşınma ve yüzey değişiklikleri ile belirlenir [26,29]. Şekil 2.1’de tribolojik sistemin genel tanımı şematik olarak görülmektedir.
Şekil 2.1 Tribo Sistemin Yapısı
Tekstil üretimindeki tipik tribo sistem ise temel yüzey (tekstil yüzeyi), karşıt yüzey (tekstilden daha sert olan, lif ile temas eden yüzey) ve her iki yüzey arasında lif, polimer, mum, terbiye maddeleri ve çevreden gelen diğer maddelerden oluşan orta malzemeden meydana gelir. Şekil 2.2’ de tekstil makine parçası üzerindeki polimer ve oligomer tabakası görülmektedir [1].
2.3 Aşınma Mekanizmaları
Parça aşındıktan sonra sonuç aynı olsa da, aşınmanın meydana geliş nedenleri farklıdır. Aşınma, mekanik ve kimyasal olmak üzere iki temel şekilde olabilir. Mekanik aşınmaya maruz kalmış, yıpranmış bir metal parçası incelendiğinde belirlenen temel yıpranma faktörü “aşınma” ikinci faktörü ise “hafif yorulmadır” [22,30]. Aşınmanın başlaması ve devamı için gerekli giriş büyüklüklerinin tribolojik sistem içinde yaptıkları etkilerin iletilmesine göre farklı aşınma mekanizmaları ortaya çıkar. DIN 50320’de farklı aşınma tiplerinden bahsedilmektedir [26]. Bunlar;
1- Abrasif: Abrasif aşınma, uygulanan yük ve hareketin etkisiyle temas eden iki cisimden daha sert olanının, pürüz tepecikleri ya da taneleri vasıtasıyla diğer cismi çizerek üzerinden mikron derecesinde talaş kaldırma olayıdır. Endüstriyel metal parçalardaki aşınmaların büyük bir kısmı abrasif aşınma ile meydana gelmektedir. Çok hızlı bir şekilde gelişen, etkisini anında belli eden ve sistemin hasarına neden olacak şekilde gelişen bir aşınma türüdür.
2- Uzun Ömürlü Yorulma Aşınması: Malzemelerde yorulma aşınması, değişken tekrarlı zorlanma altında, zamana bağlı olarak meydana gelir. Metal parçaya uygulanan yük metalin elastik limitini aştığı zaman, sözkonusu metal parça bozunmaya başlar ve malzeme yüzeyinin hemen altında mikro çatlaklar meydana gelir. Bu çatlakların yüzeye ulaşması sonucunda da yüzeyden pullanma şeklinde parçacıklar ayrılır.
3- Adhesiv: Yapışma aşınması olarak da bilinen adhesiv aşınma en yaygın olarak rastlanan aşınma türüdür. Bu aşınma, iki malzemenin birbiri üzerinde hareket etmesi esnasında yapışma ve kayma sonucunda malzemelerden küçük parçacıkların ayrılmasıyla oluşmaktadır. Adhesiv aşınma, birbiri ile kayma
sürtünmesi yapan metal-metal aşınma çiftinden oluşan basınç kaynağının (kaynama veya yenme aşınması) bir sonucudur.
4- Korozif (tribokimyasal) Aşınma: Metaller, korozyon oluşumuna eğilimlidirler. Korozyona sebep olan ortam gaz veya sıvı olabilir. Her biri aşınma hasarına sebep olabilir. Örneğin, küf metal yüzeyi oksite çevirir.
Korozif aşınma sonucunda, metal yüzeyi kabuklaşır ve koparak gövdeden ayrılır.
5- Yüksek Sıcaklık: Metal yüzeyler uzun bir süre için yüksek sıcaklığa maruz bırakıldığında, sıcaklık metalin mikro yapısını etkiler ve esnekliğini azaltır. Sonuç olarak metalde bozunmalar başlar [22,23,25,26,29,30].
Aşınmayı hafif ve şiddetli olmak üzere, iki kısımda incelemek mümkündür. Buna göre aşınma;
a) Hafif aşınma
- Plastik akış sonrası malzeme kaybı
- Oksidasyon ile malzeme kaybı/ kimyasal saldırı - Yağlanmış abrasif
- Yağlanmamış b) Şiddetli aşınma
- Plastik akış sonrası malzeme kaybı: abrasif ve abrasif olmayan - Plastik akışsız, tane ile malzeme kaybı (seramikler): abrasif [27]. Yüzeyde oluşan aşırı yük, aşınma olayının en yaygın karakteristiğidir. Malzemenin temas eden yüzeyleri ne kadar hassas işlenirse işlensin, yüzeyde pürüzlülük mutlaka bulunur. Đki yüzey temas ettiği zaman görülenin aksine, gerçek temas daha çok, küçük bir alanda meydana gelmektedir [12,13,22,26,31]. Bu alan, yüzeylerdeki pürüzlülüğü oluşturan yükseltilerin temasından meydana gelir. Bu nedenle, iki katı malzeme yüzeyinin görünen ve gerçek temas alanları arasında büyük farklılıklar olduğu farklı uygulamalarda ortaya konulmuştur. Gerçek ile görünen temasın oranı 10-4’den küçüktür. Bu oran, yüzey pürüzlülüğüne, temas kuvvetine aşınan malzemenin akma derecesine bağlı olarak değişir [26].
Yüksek noktalar temasındaki alanlar önce elastik, daha sonra plastik deformasyona uğrar. Bu durum temas noktalarında daha fazla deformasyon olmadan, yükü karşılayıncaya kadar devam eder [22]. Şekil 2.3’de yüzey üzerindeki yükseltiler ve hareket esnasında yükseltiler arasındaki çarpışma görülmektedir.
Şekil 2.3 Yüzey Yükseltileri
Uygulanan basınç veya yük, temas alanını ve dolayısıyla aşınmayı etkileyen çok önemli bir faktördür. Uygulanan basıncın etkisi ile çıkıntıların daha fazla deforme olduğu ve bu yüzden malzemenin gerçek temas yüzeyinin arttığı gözlenmektedir [24]. Temas bölgesindeki iki ya da daha fazla yapının sürtünme kuvveti üzerine etkisi incelendiğinde, yüzey pürüzlülüğü ile sürtünme arasındaki ilişki önem kazanır. Temas bölgesindeki yükselti sayısındaki artış, sürtünme kuvvetini arttırmaktadır [32]. Đki yüzeye ait yükseltiler temas ettiği zaman yükseltiler malzemelerin sürtünme dayanımı için başlıca kaynağı oluştururlar. Aynı zamanda bu yükseltiler, metal yüzey aşınmasına etkisi olan en önemli faktörlerden birisidir [5].
2.4 Aşınma ve Sürtünmenin Etkileşimi
Genel olarak aşınma bir malzemenin özelliğinden ziyade, bir sistemin vermiş olduğu tepkidir. Bu nedenle malzemenin aşınma dayanımı, maruz kaldığı aşınma mekanizmalarındaki farklılıklara göre değişir [33]. Aşınma ve sürtünme birbirini etkileyen dinamik işlemlerdir. Örme iğnesinde meydana gelen aşınmanın temelinde de malzemeler arasındaki sürtünme kuvvetlerinin etkisi yatmaktadır. Bunun dışında, yüzey ve malzeme (iğne ve iplik için) özellikleri de aşınma sürecinde etkili olacaktır. Sürtünme, temas halindeki iki veya daha fazla yüzeyin bağıl harekete karşı gösterdiği fiziksel direnç olarak tanımlanır. DIN 50281’de sürtünmeyi ifade eden en önemli fiziksel parametreler sürtünme kuvveti, sürtünme katsayısı ve sürtünme gücü olarak tanımlanmaktadır. Sürtünme kuvveti (F), normal kuvvet (W) ile orantılıdır. Sürtünme katsayısını ifade eden bu oran (µ= F/W) söz konusu olan iki yüzey arasında geçerli olan sabit bir katsayıdır.
Sürtünmeyi tanımlayan en önemli fiziksel parametreler:
1- Sürtünme kuvveti: Bir harekete karşı gösterilen direnç kuvvetinin miktarıdır. 2- Sürtünme katsayısı (sürtünme faktörü): Sürtünme kuvvetinin normal kuvvete
oranıdır.
3- Sürtünme gücü: Sürtünme kuvveti x kayma hızıdır.
Yapılan çalışmalarda, sürtünmeye ait ilk kanunun çoğu metal ve diğer pek çok malzeme için geçerli olduğu, ama polimerlerin hepsinde geçerli olmadığı sonucuna varılmıştır. Bunun sebebi, bir metal ile bir polimer arasındaki temasın genellikle elastik olduğunun görülmesidir. Yüzey topografisi bu durumda önemli bir noktadır. Bir diğer nedeni de polimerlerin genelde visko-elastik özelliğe sahip olmasıdır. Polimerlerin mekanik özellikleri zamana bağlı olarak değişmektedir [23, 34].
Sürtünme üzerine geliştirilmiş teorilerden en yaygın olanı temas halindeki yüzeylerin, yüzey pürüzlülüğünü oluşturan yükseltilerin tepe noktalarının bir biri ile temas ediyor olmasıdır [4,5,13,23]. Bu yüzey yükseltileri sadece sürtünmeye olan dirence sebep olmakla kalmazlar, aynı zamanda metal yüzeylerin aşınmasının da ana kaynaklarıdır [5]. Genel olarak, yüzeyler birbiri ile yükseltilerinin sadece uçlarında temas ederler. Bu noktalarda yerel basınç plastik akış üretmek için yeterlidir ve güçlü adhezyona sebep olur [13].
Kayma sürtünmesinde, sürtünme kuvveti iki kaynaktan ortaya çıkmaktadır. Bunlardan birincisi adhezyon kuvvetidir. Bu kuvvet yüzeyler arasındaki gerçek temas bölgeleri olan yükseltilerde meydana gelmektedir. Gerçek temas alanı geometrik temas alanından çok daha küçüktür. Kayma sürtünmesindeki diğer kuvvet ise sert yüzeyin sahip olduğu, mikro yükseltilerin sürülmesi için gerekli olan, deformasyon kuvvetidir [23,35].
Yumuşak malzemelerin (plastiklerin) daha sert metal yüzeyler üzerinde kayması esnasında güçlü adhezyon meydana gelir. Daha sert yüzey üzerinde yumuşak malzemenin teması sonucunda, sert yüzeyde yumuşak malzemenin (plastiğin) transfer izleri oluşur. Aynı zamanda sert metalden de yumuşak malzemeye (plastiğe) parça transferi meydana gelir [13].
2.5 Đplik - Metal Sürtünmesi ve Aşınma
Literatürde, iplik ve metal yüzeyler arasındaki sürtünmenin incelendiği çeşitli araştırmalar yer almaktadır [1,8-10,36-39]. Buna karşılık örme iğnelerinin iplikle olan temasında meydana gelen sürtünme mekanizması ve özellikle iğne aşınmalarına yönelik araştırmalar oldukça sınırlıdır.
Tekstil üretimi esnasında iplikler çok çeşitli yüzeyler üzerinden geçerler. Proseslerin karmaşıklığı ve iplik sürtünmesini etkileyen çok fazla değişkenin işin içine girmesinden dolayı, bir korelasyon yapmak oldukça zordur [40]. Đpliklerin silindirik bir yüzey etrafından geçişi esnasındaki sürtünme davranışını açıklayan Capstan formülü ise (2.1) bağıntısı ile Şekil 2.4’te tanımlanmaktadır [34].
Şekil 2.4 Silindir Etrafında Belirli Bir Açı ile Sarılan Bir Tekstil Malzemesinin Geçişi
“T1” çıkış gerilimi olup ve serbest uçtaki giriş gerilimi T0’dan büyüktür. Bunun
sebebi de silindir ve iplik arasındaki sürtünmedir. Gerilimler arasında ise aşağıdaki (2.1) bağıntı geçerlidir.
T1= T0.eµθ (2.1)
θ açısı, ipliğin silindire ilk temas ettiği nokta ile silindiri terk ettiği nokta arasındaki açıdır. Đplik giriş gerginliği ve çıkış gerginliği arasındaki bağıntıdaki en önemli parametre (θ) toplam açıdır. Açının değişimine bağlı olarak iplik çıkış gerginliği değişecektir. Đki silindirli bir sistem için ise durum şu şekilde ifade edilebilir [34].
T1= T0.eµ θ1 (2.2) T0 T1 θ T0
T2= T1eµ θ2 (2.3)
T2=T0eµ(θ1+ θ2) (2.4)
Silindirik bir yüzeye dolanmış ipliğin sürtünmesinde θ≤ 0.5 ve µ’nün 0.6 dan daha büyük olduğu durumlarda, bütün iplikler için (%5 ya da daha iyi yanılma payı ile) doğru sonuçlar elde edilmektedir [36].
Metal üzerinde hareket eden ipliğin sürtünme katsayısı iplik parafinleme, kılavuzların tasarımı ve gerilim ayarlayıcı cihazların nasıl olacağının belirlenebilmesinde önemli bir parametre olmasından dolayı ölçülmelidir. Bu arada iplik sürtünme katsayısı, iplik geçiş hızının artışından etkilenerek artar. Fakat metal ile iplik arasındaki normal basıncın artması ile sürtünme katsayısı azalır. Đpliklerin hacimli yapıları yüzeylerin temas derecelerini de etkiler. Bir yüzeyin aşınması ipliğin numarası, filament sayısı ya da ştapel ve kontinu filament karışım oranı gibi çeşitli iplik karakteristiğine bağlı olarak değişmektedir [37].
Silindir etrafındaki ipliğin genel sürtünme durumunu incelendiğinde, “Amontons” kanunlarına dayanan (2.5) ifadesi kabul edilmektedir [1,38].
T2 / T1 = eµθ (2.5)
T1= iplik giriş gerginliği T2= iplik çıkış gerginliği
µ = sürtünme katsayısı,
θ= ipliğin silindire temas ettiği noktalar arasındaki açı.
Tekstil malzemesi, tekstil makinelerindeki işlemler esnasında tribolojik sistemin etkisi altındadır [1]. Đplik (selüloz asetat) ve silindirik metal yüzey arasındaki dinamik sürtünme, iplik giriş gerginliği, test yüzeyinin çapı, büküm, iplikteki yağ miktarı ve yağın viskozitesinin etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan çıkıştaki iplik gerginliğinin, iplik giriş gerginliğindeki artış, silindir çapındaki artış, iplik hızındaki artış, yağ miktarındaki ve viskozitesindeki artış ile arttığı, bükümdeki artış ile azaldığı görülür [9]. Đpliklerdeki sürtünmenin hidrodinamik faktörleri incelendiğinde de, iplik üzerindeki yük, iplik hızı ve yağlayıcının viskozitesi önem kazanır [10].
Naylon ipliğin sürtünme özelliklerini ve tekstil makinelerinde kullanılan kılavuzlarının fonksiyonu ile ilişkileri, iplik ve kılavuzlar arasındaki kinetik sürtünme katsayısı, iplik hızı ve gerginliği, kılavuzların malzemesi, iplikteki TiO2 ve
yağlayıcıların etkileri göz önünde tutularak ele alındığında, düşük bükümlü multifilament iplikler ve monofilamentler için, eğer sürtünme katsayısı düşük tutulması istenirse, daha sert yüzeyli kılavuzlar gereklidir [39].
Hacimli poliester iplik kullanılması halinde, örme iğnesi ve platinlerde meydana gelen sürtünmenin, kumaş çekimi, iplik giriş gerginliğine, giriş açısına ve iplik besleme hızına bağlı olarak açıklanmasında Amontons ve Howell denklemlerinin yeterli olmadığı görülmektedir [8].
2.5.1 Örme Đşleminde Đpliğe Etki Eden Kuvvetler ve Sürtünme
Literatürde, örme işlemi esnasında meydana gelen iplik kuvvetlerinin teorik analizi üzerine bazı çalışmalar yapılmıştır [41]. Örme makinesindeki kamlarda yapılan bazı pratik ölçümler sonucunda iplik lineer yoğunluğu, iplik giriş gerginliği ve kumaş çekme gerginliğinin etkileri hakkında önemli sonuçlar elde edilmiştir [42].
Örme makinesi elemanlarında ipliğe gelen kuvvetlerin ölçülmesi önemli bir noktadır. Bu ölçümler için örme makinesinin çeşitli bölgelerine yerleştirilmek suretiyle, güç çeviricilerden (transducer) faydalanılmıştır [43,44,45]. Örmede karşılaşılan iplik sürtünmesinin sebep olduğu problemler incelenildiği takdirde, iplik–metal sürtünmesinin ve sürtünme katsayısının düşük ve homojen bir değere sahip olması önem kazanır. Yapılan araştırmalar sonucunda Capstan’ın daha önceden geliştirmiş olduğu formülün, iplik-metal sürtünmesini açıklamada yeterli olduğu görülmektedir [46].
Đğne ve ilmek kamları arasında var olan kuvvet değişimlerini ölçmek için çeviriciler (transducer) kullanılır. Bu ölçümler takip edilirse, makinenin dönüş hızı arttığında etki-kuvvet büyüklüğünün arttığı ve yüksek hızlarda kam üzerinde yüksek sayıda atlamalar olduğu kaydedilir. Đlmek kamı etki kuvvetlerinin yüksek olması durumunda iğne ayağı kırılmalarına sık rastlansa da, iğne kancasındaki kırılmalar azınlıktadır. Đğne kütlesi, iğne yatağı sertliği ve koruyucu kam geometrisinde değişiklik yapılması durumunda da iğne kancasındaki kırılmaya etkisi olmamaktadır
[45]. Gelen kuvvetin büyüklüğü, makine hızı ve kam sayısı, iğne ömrüne ve kumaş kalitesine etki etmektedir [47].
Đpliğin kumaşa dönüştürülmesi esnasında sürtünme çeşitli kademelerde ortaya çıkmaktadır. Kontrol edilememesi durumunda çeşitli üretim problemlerine yol açabilir. Atkılı örmede, iki farklı biçimde zorluklara neden olabilir. Bunlardan bir tanesi, örme elemanlarına beslenen ipliğin gerginliğine etki etmesidir. Diğer nokta ise sürtünmenin fazla olması durumunda, örme elemanlarında ve kılavuzlarda olması gerekenden fazla aşınmaya neden olmasıdır [48].
Hareket halindeki ipliğin temas halinde bulunduğu örme makinesi elemanlarında sebep olduğu aşınma önemlidir. Bu noktada yeni sentetikler, naylon ve terilen ipliklerin, doğal ya da selülozik liflere göre daha etkili aşınmaya sebep olduğu gözlenmiştir. Đplikleri matlaştırmak amacıyla kullanılan kimyasallar sebebiyle, mat iplikler parlak olanlara göre daha aşındırıcıdır. Đyi bir yağlayıcının kullanılması ise sürtünmeyi, dolayısıyla aşınmayı azaltan bir parametre olarak kabul edilebilir [48].
2.6 Örme Đğnelerinde Meydana Gelen Aşınmalar
Herhangi bir tekstil prosesinde (eğirme, tekstüre, dokuma veya örme), iplik (doğal ya da kimyasal) makine parçaları üzerinden geçerken temas halindedir. Bu temas sonucunda makine parçalarında aşınmanın meydana gelmesi kaçınılmazdır [4]. Lifler ile temas eden yüzeylerden esas olarak talep edilen özellikler,
- sabit sürtünme katsayısı,
- farklı lifler işleniyor olsa bile, tanımlanmış, bağımsız sürtünme katsayısı, - farklı büküm katsayılarına rağmen sabit sürtünme katsayısı,
- mümkün olan en düşük aşınma,
- elektrik yükünü geri çekebilme kabiliyeti, - yüksek sıcaklık iletkenliği ve,
- işlenen tekstil ürünlerine herhangi bir zararın verilmemesi olarak sıralanabilir [1].
Tekstil endüstrisinde sürtünmenin kontrolü önemli bir problemdir. Proses esnasında iplikler çok farklı hızlarda ve gerilmelerde, çok farklı yüzeyler ile fiziksel temas halindedirler. Yüzeyler arasında fiziksel etkileşim olduğu zaman aşınma ve yüzey hasarı oldukça şiddetli olabilir [49].
Örme makinelerinde kullanılan dilli iğnelerde meydana gelen aşınmanın artmasında etkili olduğu bilinen örme parametreleri:
- iğne zamanlaması, - kapak yüksekliği, - besleme sayısı, - kumaş gerilimi, - iplik giriş gerginliği,
- makine hızı ve iğne malzemesindeki karbon miktarı (kromyum miktarı) olarak sıralanabilir.
Bu parametrelerin normal değerler üzerinde kullanımı sonucunda, iğne aşınma miktarları üzerindeki etkilerinin de artması kaçınılmazdır [3,4,11,12]. Örnek olarak, kapak iğne yatağının yükseltilmesi ile ilmek oluşumu esnasında ipliğe daha fazla gerilim yüklenir. Bu da ipliğin iğneye uyguladığı kuvvetin artmasına sebep olabilir. Besleme sayısındaki artış ile iğnelerin daha fazla ilmek yapması söz konusu olacağından iğne aşınmasını etkiler [5]. Artan iplik gerilimi doğrudan abrasif aşınma alanının artışına neden olurken, iplik hızının etkisinin olmadığı görülür [4].
Örme makinesinin temizlenme ve yağlanma sıklığı da iğnelerin ömrünü etkiler. Đğnelerdeki aşınma etkileri, yaklaşık iki gün sonra görülebilir duruma gelir [3]. Makine parçalarının iplik ile temas ettiği noktalarda aşınma, mekanik yüklerin arttırılması, yetersiz yağlama ve yabancı maddeler nedeniyle artabilir [4,6]. Đğnelerde meydana gelen hasarın miktarı arttıkça, kumaşta meydana gelen hatalar da artmaktadır [5].
Örme iğneleri kullanım şartlarına bağlı olarak, yaklaşık bir yıla yakın bir süre kullanılabilir. Kullanılan iplik tipine ve diğer parametrelere bağlı olarak bu süre değişebilir [12].
Đğnenin baş kısmında meydana gelen aşınma daha çok iplikten kaynaklanmaktadır. Đğne malzemesine bağlı olarak geliştirilmiş sürtünme ve aşınma dayanımı ile makine ayarlarının doğru bir şekilde seçilmesi iğne ömrünü iyi yönde etkilemektedir [50].
Dilli iğne yüzeyinde oluşan en belirgin aşınmalar; - kanca tepesinde,
- kaşıkta, - dil deliğinde
- pimde (rivet) meydana gelmektedir.
Örme parametrelerinin aynı kalması koşulu ile faydalı iğne ömrü iplik tipine göre değişmektedir. Ring ipliğe alternatif olarak geliştirilmiş olan OE-rotor iplikler, üretim metodunun neden olduğu bazı yapısal farklılıklara sahiptir. Bu yapısal farklıklar OE-rotor ipliğin örme işlemi esnasında iğnelerin aşınmasını hızlandırıcı bir etkiye sahip olduğu yapılan çalışmalarda gözlenmiştir. Bazı durumlarda OE-rotor iplik kullanımı iğne ömrünü 4-10 hafta gibi bir süreye kadar kısaltabilmektedir [3-7].
Đplikteki kirlilikler, lif parçaları, bitkisel artıklar ve mikro tozlar olmak üzere üç başlıkta toplanabilir. Bütün bu unsurlar ipliğe (özellikle de mikro tozlar) daha aşındırıcı bir yapı kazandırarak örme makinelerinin parçalarında aşınmalara neden olmaktadır [4,6,12]. Pamuk lifleri arasında potasyum, kalsiyum ve sülfür karışımı parçalar, silikon, kum ya da cam gibi parçacıklar bulunabilir. Düzgün temizlenmemiş doğal liflerden yapılmış iplikler üzerindeki yabancı maddeler ve sentetik iplikler üzerinde kalan matlaştırma amaçlı kullanılan kimyasallar (TiO2) aşınmayı arttırıcı
faktörler arasında yer alırlar. Bunun yanı sıra, lif malzemesi ve iplik yapısı aşınmanın artmasına neden olabilir. Đpliğin iğneye temas ettiği noktalarda ise direkt abrasif bir aşınma meydana gelir [4,6].
TiO2 miktarının ipliklerin aşındırıcı özelliklerini ne ölçüde etkilediğini gözlemlemek
için, aşınma öncesi ve sonrasında iğne yüzeyinde meydana gelen topografik değişiklikler SEM görüntüleri kullanılarak incelenmiştir. TiO2 miktarının etkisi, daha
çok poliamid lifler için önem kazanırken, selülozik rayon ipliklerde aşınmayı arttırıcı büyük bir etki göstermediği, viskoz, dicel ve tricel ipliklerin poliamid ve poliester liflere oranla daha az düzenli yivler bıraktığı görülmüştür. SEM görüntülerinde, poliester ve naylon filament ipliklerin iğne yüzeyinde yumuşak, düzenli ve bazen sonsuz yivler meydana getirdiği, selülozik ipliklerin daha ince çizgiler oluşturduğu görülür. Đplik ile temasları sonucunda örme iğnelerinde meydana gelen aşınmalar lifin doğasına ve TiO2 oranına bağlı olarak, biçim ve miktarı değişir [13,48].
Yün/poliamid ve yün/poliester ştraygarn ipliklerin OE-rotor ipliklere göre, makine parçalarında daha yüksek aşınma alanlarının oluşmasına sebep olduğu görülmüştür. Oluşan izlerin daha yumuşak olması, ince taneli aşındırıcı parçaların varlığını işaret etmektedir. % 100 viskoz ştapel ipliklerin, benzer yapıdaki pamuk ipliklerine göre daha fazla aşındırdığı gözlenmiştir. Karışıma pamuk ilavesinin yapılması ile de aşınma bölgesinde alansal olarak herhangi bir küçülme gözlenmemiştir. Viskon ipliklerle yapılan çalışmanın devamında, iplikte daha ince viskoz liflerinin kullanılması halinde aşınmanın arttığı görülmüştür. Ayrıca pamuk ipliğindeki durumun tersine, viskon ring iplikler, OE-rotor viskon ipliklere göre daha fazla aşınma değerleri vermiştir. Liflerdeki tozların X-ışınları analizi ile incelenmesi sonucunda, aşındırıcı pamuk ipliklerinde büyük miktarlarda mineral parçaları görülmüştür. Tozlara uygulanan element analizinden bu tozların, kuartz ve felspar gibi sert mineralleri içermesinin mümkün olduğu belirlenmiştir. Bu malzemelerde, Mohs’un sertlik derecelerinde 7’ye kadar çıkan değerlere sahiplerdir. Bu değerler, özel bir sertleştirme işlemine tabi tutulmamış örme elemanlarının sertlik değerlerinden daha yüksektir [4].
Đğne dilinin her kapanış hareketinde, dil kanca ucuna çarpmaktadır. Uygulanan basınç ve sürtünmenin etkisiyle, bu bölgede biriken aşındırıcı maddeler iğnede yıpranmalara sebep olmaktadır. Şekil 2.5’ de kanca ve dilde meydana gelen aşınmalar görülmektedir.
Şekil 2.5 Kanca ve Dil Teması Sonucunda Meydana Gelen Kanca ve Dildeki Aşınma Đplik yapısı ve özellikleri iğne aşınma davranışına etkili olmaktadır. Ayrıca, ipliğin neden olduğu aşınmanın azaltılabilmesi için iplik hammaddesinin temizlik derecesi önem kazanmaktadır. Đplik gerginliğinin örme işlemi esnasında azaltılması ve makine temizliğinin dikkatle takip edilmesi örme elemanlarındaki aşınmaları azaltacaktır [7,12].
2.6.1 Groz-Beckert’in Örme Đğneleri Üzerine Yaptığı AR - GE Çalışmaları Groz-Beckert firmasının iğne kalitesi, dayanımı ve kullanımdaki verimliliği üzerine yaptığı çalışmalar oldukça yoğundur. Bu konu üzerine yapmış oldukları çalışmalardan amaçlanan, yüksek üretim hızlarında, her zaman güvenilir, ekonomik şartları garanti edebilmek ve hatasız örme kumaş üretimi yapabilmektir.
Đğneler, örme operasyonu esnasında yüksek derecelerde gerilimlere maruz kalırlar. Bu nedenle, iğne imalatında kullanılan malzemenin çok farklı özelliklere sahip olması gerekir. Đplik yapısında çok miktarda bulunan hav, düğüm vb. yapılar sebebiyle, üretim sırasında iplik ile sürekli temas halinde bulunan iğne kancasında aşınma meydana gelir. Đğnenin elastikiyet sınırının aşılması halinde de, kancada açılmalar meydana gelebilmektedir [7]. Belli bir seviyenin üzerinde açılma gerçekleştiğinde, iğne dili ile kanca arasında tam bir kapalı bölge meydana gelemeyeceği için, ilmek oluşturmak mümkün olmayacaktır. Đğnelerde meydana gelen her türlü deformasyon ve hatta kırılma davranışlarını iyileştirmek için Groz-Beckert firması konik iğne ucunu geliştirmiştir.
Groz-Beckert’in ipliğin kalitesine ya da tipine bağlı olarak iğnelerdeki aşınma dayanımı ile ilgili yaptıkları çalışmalarda, normal malzeme ile işlem gören iğnedeki
60 saatlik çalışma sonrasında kayıp olan miktarın, abrasif dayanımı yüksek olan malzemeye göre iki kat daha fazla olduğu görülmüştür. Aşınma dayanımı yüksek malzemeden üretilmiş iğnenin 1000 saat örme makinesinde çalışması neticesinde, iğnenin kanca ve dilinde aşınmaya karşı yüksek direnç gözlenmiştir [23,51]. Çalışılan ipliğin gerginliği ve kumaş çekimindeki artış ile iğne kancası strese maruz kalır. Meydana gelen bu stres, iplik özelliklerine bağlı olarak artar [7]. Şekil 2.6’da iğne kancasına gelen kuvvetlerin etki alanı görülmektedir.
Şekil 2.6 Đğne Kancasının Đç Kısmına Gelen Gerilme Kuvvetinin Etkisi Đğnenin aşınma özelliklerine, yapılmış olduğu malzemenin de direkt etki edeceği açıktır. Groz-Beckert malzeme etkisini avantaj haline dönüştürebilmek için çelik ve kompozit malzemeden yapılmış iğneler ile deneme üretimi yapmıştır. Bu iğnelerden yüksek operasyon güvenilirliği, ürün kalitesi, yüksek verimlilik, kullanılan iğne sayısında azalma, makine bakım maliyetlerinde azalma, daha az makine ve iğne aşınması şeklinde sonuçlar elde edilmiştir [7].
2.7 Aşınmanın Değerlendirilmesinde Kullanılan Metotlar
Bir makine parçası dizayn edilmeden önce, muhtemel aşınma davranışının tahmini ve miktarının belirlenebilmesi en önemli mühendislik problemlerinden birisidir. Bazı durumlarda aşınmanın etkisi malzemenin ağırlık kaybı olarak değil, boyutsal doğruluğunu etkileyen metal yüzeyinin deformasyonu şeklinde de olabilir [22]. Aşınma hızının tahmin edilmesine olanak veren üç ayrı yöntemden bahsedilebilir. Birincisi, dizayn aşaması açısından çok yararlı olmasa da operasyon sistemlerinin ömrünün tahmin edilmesine imkan veren bir yöntem olan, kullanımdaki gerçek bir
sistemin aşınma hızının ölçülmesidir. Örneğin, çalışan bir parçanın incelenmesi suretiyle devam eden süreçteki kullanım ömrü hakkında bilgi sağlanabilir. Đkinci yöntem ise, serviste yaşanacak olayları yansıtan şartlar altında sistemin bileşenlerinin test edilmesi şeklindedir. Üçüncü bir yöntem de aşınma hızına ilişkin teorik ve deneysel bulgu denklemleri ile aşınma hızının açıklanmasıdır [23]. Aşınmış parça üzerindeki aşınmanın test edilmesi ve aşınma miktarının ölçülmesine yönelik farklı yöntemler kullanılır [13,22,23,31,52]. Bunlar;
- Aşınması incelenen ve aşınma testlerinden herhangi birine tabi tutulmuş olan metal parçasının, belli aralıklar ile hassas tartılması sonucunda elde edilen ağırlık değişikliklerinin not edilmesi,
- Metal parçasında meydana gelen boyutsal değişimlerin, parçalara ait mikroskop görüntülerinin yazılımlar vasıtası ile değerlendirilmesi veya mikrometreler, elektrikli veya mekanik çeviriciler (transduser) ile geometrik farkların ölçülmesi,
- Yüzey görüntüsünde meydana gelen değişikliklerin, mikroskop altında incelenmesi - Nadir kullanılan bir yöntem de olsa, yüzey mikro sertlik değerindeki değişimlerden faydalanılarak aşınma hakkında bilgi elde edilmesi [5,13,22,23,31,52,53].
Bu yöntemlerin bazı dezavantajlarından söz etmek mümkündür. Örneğin ölçülebilecek aşınma miktarının uzun bir deney süresi gerektirmesi ve tribolojik bir testle üretilen aşınmanın, aşınma hakkında bölgesel değil genel bilgi vermesi en önemli noktalardır. Çünkü aşınma genelde yerel bir olaydır ve mikro temaslarda meydana gelir [13,31,48,52].
Aşınmanın test edilmesi esnasında temas eden cisimlerin mekanik özelliklerinin yanı sıra, aşınmanın oluşmasına neden olan durumun meydana gelmiş olduğu şartlar da önemlidir. Örneğin, sıcaklık, nem, ortamdaki oksijen oranı, uygulanan basınç, hız, temas mesafesi, süre gibi pek çok kriter, aşınma hızına ve malzemelerin mekanik özelliklerine etki etmektedir. Yağlayıcıların etkisi de yine önemli bir parametredir [23,54].
Malzeme ömrünün doğru bir şekilde test edilip, belirlenebilmesi için koşulların gerçeği yansıtması ve devamlı olarak şartların korunması gerekir. Uygulanan yük, operasyon hızı, sıcaklık ve yağlayıcıların durumları özellikle önemli noktalardır.
