Aşırı Sıcaklıklar, Sıfır Taviz.
Rulmanlar, akla gelebilecek hemen her tür makinada kritik öneme sahip bileşenlerdir.
Rulmanlar; rüzgâr türbinleri ve elektrikli araçlardan, çelik üretim ekipmanına ve gündelik ev aletlerine kadar pek çok alanda vazgeçilmezdir… Üstelik tüm bu rulmanların maruz kaldıkları koşullar ne olursa olsun, yıllarca, hatta onlarca yıl güvenilir şekilde çalışması gerekir.
Koşullar, örneğin hijyenin mutlak gereklilik olduğu son derece temiz ortamlar ya da madenler, taş ocakları ve çimento fabrikalarında olduğu gibi son derece zorlu koşullar olabilir. Belki de rulmanların sürekli suya veya diğer sıvılara maruz kaldığı ıslak ortamlar söz konusu olabilir. Ancak bu makalede, ortam ne kadar sıcak ya da soğuk olursa olsun rulmanların çalışmayı sürdürmek zorunda olduğu aşırı sıcaklık koşullarını inceleyeceğiz.
İster bir çelik üretim fabrikasının kavurucu sıcaklığı, ister Kuzey Kutbu’nun ilikleri donduran soğukları olsun; sözünü ettiğimiz, standart rulmanların güvenilir şekilde çalışmasının artık mümkün olmadığı sıcaklıklardır.
Aşırı sıcaklıklara dayanabilen rulmanların tasarımı ve üretimi, uzun yıllara dayanan uzmanlık, özel malzemeler, gelişmiş yağlama stratejileri ve yenilikçi mühendislik çözümleri gerektirir. Neyse ki NSK tüm bu yetkinliklere sahip olup her türlü sıcaklık koşulunda üstün performans, dayanıklılık ve güvenilirlik sunmamıza olanak tanımaktadır.
Sıcak Ortam Koşulları
NSK olarak, aşırı ısıyı, gresle yağlanmış sıradan bir rulmanın standart çalışma sıcaklığı olan 120°C’nin üzerindeki herhangi bir sıcaklık olarak tanımlıyoruz.
Bu sıcaklık çok sıcak bir ortamı ifade etse de birçok özel uzmanlık alanına yönelik rulmanların bundan daha aşırı sıcaklıklara dayanması beklenmektedir; örneğin, çelik üretiminde yaklaşık 400°C; bazı havacılık ve uzay mühendisliği uygulamalarında sıcaklığın potansiyel olarak 1000°C’ye (çok kısa süreliğine) kadar çıkabileceği ortamlar söz konusudur (bununla birlikte rulman sıcaklığının bu sınır seviyeye ulaşması pek olası değildir).
Bir rulman bu aşırı sıcaklıklarda çalışacaksa rulmanın her yönüyle ısıya dayanıklı olması gerektiğini hatırlamak önemlidir.
Bu gereklilik yalnızca kafeslerin, bileziklerin ve yuvarlanma elemanlarının imal edildiği malzeme (her ne kadar önemli bir etken olsa da) için değil, aynı zamanda keçeler, kapaklar ve yağlayıcılar için de geçerlidir. Esasen, geleneksel yağlayıcıların 120-150°C sıcaklık aralığının üzerindeki sıcaklıklarda artık işlevini yerine getirememesi nedeniyle, yağlayıcı genellikle başlıca sınırlayıcı faktör olarak karşımıza çıkmaktadır.
Bu tür koşullarda, yani yüksek sıcaklık, kimyasal olarak aşındırıcı ya da oksijen bakımından zengin ortamlarda, esas olarak altın standart kabul edilen Krytox gres tercih edilen seçeneklerden biridir. Krytox gres, 250°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda ısıl kararlılık ve kimyasal tepkisizlik özellikleri sunar; genellikle oksijenle uyumluluğun kritik önem taşıdığı ortamlarda tercih edilmektedir.
Başka bir seçenek de esas olarak iki yüzey arasında kaygan bir tabaka oluşturarak bu yüzeylerin birbirine sürtünmesini engelleyen katı yağlayıcıların kullanılmasıdır.
Bu yağlayıcılar, esasen yağlayıcı akışkanlar veya greslerle aynı işlevi yerine getiren katı maddelerdir.
Keçeler söz konusu olduğunda ise NSK, sürekli olarak 200°C’ye kadar ve hatta kısa süreli aralıklarla 250°C’ye kadar sıcaklıklara dayanabilen Viton keçeler kullanmaktadır. Bu keçeler yalnızca aşırı sıcaklıklara değil, aynı zamanda kimyasal ortamlara karşı da uzun ömürlü ve yüksek performans sunar; yağlara, yakıtlara, çözücülere ve asitlere karşı yüksek dayanıklılık göstererek standart kauçuk keçelere kıyasla çok daha fazla koruma sağlar. Genellikle otomotiv araç motorları, havacılık ve uzay mühendisliği uygulamaları, kimyasal tesisler ve endüstriyel makinalar gibi ortamlarda kullanılırlar.
NSK’nin yüksek sıcaklık uygulamalarına yönelik ürün portföyünde, 150°C’den (X26) başlayıp 250°C’ye (X29) kadar uzanan seçenekler yer almaktadır.
Bu sıcaklık aralığını aştığınızda, aşırı ortam koşulları için özel olarak tasarlanmış Spacea serisi’ne göz atmanız gerekir. Bu seride yer alan YS ve SJ rulmanlarımızda sırasıyla 350°C’ye ve 400°C’ye kadar dayanabilen molibden disülfür (MoS₂) bazlı katı yağlayıcı kullanılmaktadır. Bu katı yağlayıcılar, geleneksel gresin buharlaştığı veya ayrıştığı ortamlarda çalışma imkânı sağlamaktadır.
Soğuk Ortam Koşulları
Aşırı soğuklarda kullanılan rulmanlar, aşırı sıcak ortam koşullarında kullanılan rulmanlara kıyasla aslında daha nadir görülür.
Bunun temel nedeni neredeyse tüm endüstriyel süreçlerde aşırı soğuk ortam koşullarının aşırı sıcak ortam koşullarına kıyasla çok daha nadir görülmesidir. Ancak bu durum, bu tür rulmanlara hiç talep olmadığı anlamına gelmez. Uzay keşfi, ilaç sektörü, Kuzey Kutbu’na yönelik keşifler ve kriyojeni gibi bazı sektörlerde bu rulmanlar kesinlikle hayati önem taşımaktadır.
Aşırı soğuk ortam koşullarının getirdiği zorluklar çoğu zaman aşırı sıcaklığın neden olduğu zorlukların tam tersidir. Aşırı soğuk ortamda yağlar ve gresler koyulaşıp donar; bu nedenle yağlayıcılar işlevini yerine getiremez. Metal bileşenler genleşmek yerine büzülür, bu da iç boşluk değerlerinin değişmesine yol açar. Bazı rulmanlar düşük sıcaklıklarda durağan veya hantal bir hâle gelebilir; bu da başlangıçta dönmeye başlamalarını zorlaştırır.
Önerilebilecek çözümler arasında düşük sıcaklık koşullarında kullanılmak üzere özel olarak geliştirilmiş yağlayıcılar veya katı alternatiflerin kullanımı (aşırı sıcak ortam rulmanlarında olduğu gibi), özel çelikler veya silisyum nitrür gibi seramik malzemelerin tercih edilmesi ve malzemenin büzülme etkisi dikkate alınarak iç boşluk değerlerinin uygun şekilde ayarlanması yer almaktadır. Hatta bazı rulmanlar sıcaklık değişimlerine uyum sağlayabilen esnek kafeslerle donatılmıştır.
NSK’nin soğuk ortam koşullarına yönelik ürün portföyüne örnek olarak öne çıkan çözümlerden biri, kriyojenik uygulamalarda kullanılan dalgıç tipi pompalar için geliştirilen kendinden yağlamalı sabit bilyalı rulmanlardır.
Te łożyska ze stali nierdzewnej, z koszykami wykonanymi z samosmarownego tworzywa fluorowego, są coraz częściej stosowane przez wiodących producentów.
Pompy te mogą pracować w sposób ciągły lub przerywany, w temperaturach do -200°C. Podwójne łożysko wału pompy jest absolutnie krytycznym elementem konstrukcyjnym i musi być odporne na korozję. Nie można stosować smarowania innego niż rzeczywisty czynnik przepływający wokół łożyska.
Bu nedenle NSK, olağandışı çalışma koşullarına özel ve seriyi geleneksel pompa rulmanlarından farklı kılan bir dizi temel tasarım özelliğine sahip sabit bilyalı rulman serisi geliştirmiştir. Bu rulmanlar, genellikle AISI 440C veya benzer özellikte martensitik paslanmaz çeliklerden imal edilmiştir ve kriyojenik sıcaklıklarda hem korozyon direnci hem de mekanik dayanım sunmaktadır.
Rulmanın tüm iç hacmini dolduran sabit kafes, yuvarlanma elemanlarına (onlar da paslanmaz çelikten imal edilmiştir) kılavuzluk ederken kendinden yağlamalı floroplastikten üretilen kafes malzemesi harici yağlamaya gerek kalmadan rulmanın düşük sürtünmeyle çalışmasını sağlar. Ayrıca, yüksek performanslı floroplastik malzeme aşınmaya karşı son derece dayanıklı olup 3.600 devir/dakikaya kadar olan hızlarda düşük sıcaklıklarda da üstün çalışma özellikleri sunmaktadır. Kafes, paslanmaz çelik perçinlerle birleştirilen iki parçadan oluşmaktadır.
Bu sabit bilyalı rulmanlar, bu tür uygulamalarda kullanılan sert fenolik reçine kafesli rulmanlar gibi diğer rulmanlara kıyasla çok daha uzun hizmet ömrü sunmaktadır. Elbette, bu rulmanlar azot gibi diğer kriyojenik gazları taşıyan pompalarda da kullanılabilir.
Doğal olarak, soğuk ortam koşullarına yönelik rulmanlara olan talep arttıkça aşırı sıcak ortam rulmanlarında olduğu gibi yenilikçi çözümler geliştirmeye devam edeceğiz. Önümüzdeki yıllarda bu alanda daha fazla çığır açan gelişme bekleyebilirsiniz.
Paylaş