FE3O4 demir oksit nanopartikülünün sürtünmeye etkisinin araştırılması

Abstract

Sürtünme karşılıklı temas halindeki yüzeylerin maddi alanları arasındaki etkileşimdir. Sürtünme özellikle içten yanmalı motorlarda kayıplara neden olmasından dolayı istenmeyen bir durumdur. Mekanik kayıplar içten yanmalı motorlarda etkili kayıplardan bir tanesidir. Mekanik kayıpların oluşmasındaki en büyük etkenlerden bir tanesi sürtünmedir. İçten yanmalı motorlarda sürtünmeyi önlemek için etkili bir yöntem olarak yağlama sistemleri kullanılmaktadır. Yağlama sisteminde kullanılan yağların birçok özelliklerini geliştirmek amacıyla yağın imalatı aşamasında yağ içerisine bazı katkılar ilave edilmiştir. Ticari olarak kullanılan yağlar içerisindeki katkılar karşılaşılan tüm sorunların aşılması için yeterli olmadığından nano-teknolojide son yaşanan gelişmeler ışığında yağlara nanopartikül ilaveleri üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında içten yanmalı motorlarda kullanılan Petrol Ofisi LA 10W-40 tipi motor yağı içerisine Fe3O4 nanopartikülleri ilave edilerek, Fe3O4 nanopartiküllerinin sürtünme azaltma etkisi disk üstünde bilye cihazı ile test edilmiştir. Stribeck eğrisi üzerinden bulunan on üç (13) nokta için üç ayrı normal kuvvet ve 13 ayrı hız değerinde yapılan testlerde 15 gr/L ve 20 gr/L oranlarında kullanılan Fe3O4 nanopartiküllerinin baz yağın tüm yağlama rejimleri için ortalama sürtünme katsayısında %20’lik bir iyileştirme sağladığı tespit edilmiştir. 20 gr/L oranında Fe3O4 nanopartikül katkısı özellikle hidrodinamik bölgede 15 gr/L Fe3O4 nanopartikül katkılı yağa göre daha düşük performans göstermiştir. İçten yanmalı motorda baz yağ, 15 gr/L ve 20 gr/L oranlarında nanopartikül katkılı yağlar ile yapılan test sonucunda; baz yağın en düşük yakıt tüketimine sahip olduğu, 15 gr/L ve 20 gr/L nanopartikül katkılı yağların sırasıyla yakıt tüketimini %3.78 ve %4.38 arttırdığı görülmüştür.

Friction is the interaction between the surface areas in contact of materials. Friction is particularly undesirable as it causes the loss in internal combustion engines. Mechanical losses are one of the effective losses in internal combustion engines. One of the biggest factors in the formation of the mechanical losses is friction. Lubrication systems are used as an effective method to prevent friction in internal combustion engines. In order to improve the many properties of the oils used in the lubrication system, some additives were added to the oil during the manufacturing process. Since additives in commercially available oils are not sufficient to overcome all the problems encountered, nanoparticle additions are being made in light of recent developments in nano-technology. In this thesis, Fe3O4 nanoparticles were added to Petrol Ofisi LA 10W-40 type engine oil used in internal combustion engines and the friction reduction effect of Fe3O4 nanoparticles was tested with ball on disc device. A 20% improvement in the average friction coefficient of Fe3O4 nanoparticles for all lubrication regimes of the base oil used in the ratios of 15 gr/L and 20 gr/L in tests of three normal forces and 13 separate speeds for thirteen (13) points on the Stribeck curve provided. 20 gr/L ratio Fe3O4 nanoparticle additive showed lower performance especially in hydrodynamic region than 15 gr/L Fe3O4 nanoparticle additive oil. As a result of the test made with base oil, 15 gr/L and 20 gr/L nanoparticle additive oils in the internal combustion engine; base oil has the lowest fuel consumption, 15gr/L and 20 gr/L nanoparticle additive oils, respectively, increased fuel consumption by 3.78% and 4.38%.