بررسی تجربی مورفولوژی سطوح ساییده شده چرخدنده های نانوکامپوزیتی

اساسا چرخدنده ها، شکل تکامل یافته چرخ های اصطکاکی هستند که برای جلوگیری از لغزش و اطمینان از یکنواختی حرکت نسبی، دندانه به آنها اضافه شده است. در گذشته، چرخدنده ها بر حسب کاربردشان، از چوب و یا فلز ساخته می شدند. با پیشرفت صنایع و پا به عرصه گذاشتن پلاستیک ها، ساخت چرخدنده از پلیمر نیز توسعه یافت. مقاومت خوردگی، قابلیت قالبگیری تزریقی، عملکرد بدون روانکار و صدای کم از جمله مزایای چرخدنده های پلیمری می باشد. اثر افزودن کربن بلک به پلی استال خالص و نیز اثر افزودن نانوذرات کربنات کلسیم با درصدهای وزنی ۵/۱، ۳ و ۵/۴ به آمیخته پلی استال – کربن بلک بر مورفولوژی چرخدنده های پایه پلی استالی بطور تجربی مطالعه شد. آزمون های چرخدنده با استفاده از یک دستگاه آزمون چرخدنده (طراحی و ساخته شده در گروه مهندسی) انجام می شود. برای بررسی مکانیزم های سایش در فاصله های زمانی متفاوت برای نمونه های خالص و نانوکامپوزیتی، آزمون چرخدنده تحت گشتاور ثابت ۱۰ نیوتن متر با سرعت دورانی ثابت ۱۵۰۰ دوربردقیقه انجام گرفت. آزمون چرخدنده در هر ۲۰۰۰۰ سیکل متوقف شد و با یک جفت چرخدنده جدید ادامه یافت و این روش تا لحظه واماندگی چرخدنده ادامه پیدا کرد. این روش باعث حذف خطای ناشی از افت دما در توقف های متوالی می شود. مورفولوژی چرخدنده ها، در هر سیکل کاری یکسان بررسی شد. مکانیزم سایش در چرخدنده ها با استفاده از تصاویر میکروسکوپی مطالعه شد . انواع مختلف سایش دنده (سایش خراشی، چسبان)، جریان شدید مواد و ترک در سطح دنده و نیز تغییر شکل پلاستیک دنده برای چرخدنده های POM مشاهده شد. بررسی سطح سایش دنده با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که مکانیزم سایش از سایش چسبان به سایش خراشان با بکارگیری نانوذرات تغییر می کند. سطح نمونه حاوی ۵/۱ و ۳ درصد وزنی نانوکربنات کلسیم، بسیار هموارتر از چرخدنده پلیمری خالص و نمونه حاوی نانو کربن بلک بوده، اگرچه نشانه هایی از براده های سایشی و سایش خراشی در سطح سایش مشاهده شد. در مقایسه با نمونه حاوی ۵/۱ درصد کربنات کلسیم، سطح نمونه حاوی ۳ درصد کربنات کلسیم هموارتر بوده و همچنین گستردگی سایش خراشی در نمونه حاوی ۳ درصد کربنات کلسیم کمتر از دیگر نمونه ها می باشد.

Keywords:

مورفولوژی , چرخدنده نانوکامپوزیت , مکانیزم سایش