Bölüm 3: Petrol Tabanlı Hidrolik Yağ

Enerji iletimiyle birlikte, petrol tabanlı yağın bir diğer kritik işlevi de yağlamadır. Enerji iletimi ve yağlama olmak üzere bu iki işlev de viskozite tarafından güçlü şekilde etkilenir. Bu nedenle viskozite, hidrolik yağın tek başına en önemli özelliği haline gelir.

Yağlama

Yağlama, birbiriyle temas halinde olan ve birbirlerine göre hareket eden iki yüzey arasındaki sürtünmeyi azaltma işlemidir.

Yağlama, hidrolik yağın kritik bir işlevsidir. Yağlama olmadan hareketli parçalar arasındaki sürtünme aşırı aşınmaya neden olur ve ısı üretir.

Sürtünme

Sürtünme, harekete karşı koyan bir kuvvettir. Görünürde düz olan yüzeyler bile mikroskopik düzeyde pürüzlüdür. İki yüzey birbirine sürtündüğünde, mikroskopik yüksek noktalar temas eder, deform olur, geçici olarak kaynaklanır ve yüzeyler kayarken birbirinden ayrılır — bu ayrılma sürtünmedir. Yüzey ne kadar pürüzlüyse, kayma için gereken kuvvet o kadar büyük olur ve üretilen sürtünme de o kadar fazla olur.

Şekil 3-1: İki yüzeyin mikroskopik yüksek noktaları temas ettiğinde, kısa süreli kaynak oluşur ve yüzeyler kayarken birbirinden ayrılır; bu süreçte sürtünme meydana gelir.

Yağ filmi

İki metal yüzey arasında bir yağ filmi varsa, doğrudan metal-metal temas ortadan kalkar. Yüzeyler birbirleri üzerinde değil, yağ filmi üzerinde kayarlar; bu da sürtünmeyi önemli ölçüde azaltır.

Herhangi bir sıvı bir yağ filmi oluşturabilir, ancak bazı sıvılar diğerlerinden daha iyidir. Örneğin su, ilk hidrolik akışkan olarak kullanılmıştır; ancak oluşturduğu film zayıftır ve kolayca kopar. Petrol tabanlı hidrolik yağ ise çok daha güçlü ve dayanıklı bir film oluşturur.

Sürtünmesizlik

Yağlamacılık (lubricity), bir sıvının kopması zor bir film oluşturma yeteneğidir. Bu özellik aşağıdaki faktörlere bağlıdır:

1. Sıvının doğal film kalınlığı.
2. Sıvının metal yüzeylere yapışma (yapışma) yeteneği.

Petrol bazlı hidrolik yağ, mükemmel kayganlık özelliğine sahiptir. Bir çelik plaka üzerine döküldüğünde, yüzeyi kaplayan büyük ve kalın bir yağ filmi oluşur ve bu film orada kalır. Aynı plaka üzerine su döküldüğünde ise ince bir film oluşur ancak kolayca parçalanır. Cıva döküldüğünde ise küre şeklinde damlacıklar oluşturur — cıva çelik ile neredeyse hiç yapışmaz; bu nedenle kayganlığı çok zayıftır.

Şekil 3-2 Kayganlık karşılaştırması. İyi bir kayganlık, hem doğal olarak kalın bir film oluşturabilme hem de metal yüzeye güçlü bir şekilde yapışabilme özelliğini gerektirir. Yağ bu iki açıdan da üstün çıkar.

Doğru hidrolik yağ viskozitesi, iki gereksinimi dengelemelidir: yağ, iyi bir film oluşturmak için yeterince kalın olmalı, ancak aynı zamanda serbestçe akabilmesi için yeterince akışkan da olmalıdır. Bu denge bir sonraki bölümde incelenmektedir.

Viskozitenin Sistem Üzerindeki Etkisi

Yağın hidrolik sistemde iki önemli işlevi vardır:

3. Enerji iletim ortamı olarak (2. Bölüm).
4. İç hareketli parçalar için kaydırıcı madde olarak.

Bu iki fonksiyon — ve sisteme olan nihai etkileri — viskozite tarafından güçlü bir şekilde etkilenir. Önce viskoziteyi tanımlayalım, ardından ısı üretimi, yağlama, dinamik yağlama, boşluk akışı ve diğer konulardaki etkisini inceleyelim.

Sıvı molekülleri

Tüm sıvılar gibi, petrol bazlı hidrolik yağ da birbirini çeken moleküllerden oluşur. Bir sıvıdaki moleküler çekim, bir gazdakinden çok daha güçlüdür; ancak katıdakinden (moleküllerin sabit pozisyonlarda kilidini açtığı) daha zayıftır. Sıvı moleküllerinin birbirleri üzerinden kayabilmesi nedeniyle sıvılar sürekli akabilir.

Sıvılık

Viskozite, sıvı moleküllerinin birbirleri üzerinden akışını engelleyen bir özelliktir; yani bu, içsel sürtünmenin bir biçimidir. Yüksek viskoziteli bir sıvı (örneğin bal veya pekmez) yavaş ve büyük dirençle akar. Düşük viskoziteli bir sıvı (örneğin su veya sıvı yağ) ise kolayca akar.

Sıcaklığın viskoziteye etkisi

Yukarıda belirtildiği gibi, sıvılar sürekli hareket halinde olan ve birbirlerini çeken moleküllerden oluşur. Moleküller yavaş hareket ettiğinde aralarındaki çekim kuvveti daha güçlü olur ve akışa karşı direnç artar — bu durumda viskozite yüksektir. Moleküller hızlı hareket ettiğinde (ısıtıldığında), çekim kuvveti zayıflar ve viskozite düşer.

Buzdolabından çıkarılan soğuk pekmez çok yüksek viskoziteye sahiptir — yavaş ve zorlanarak dökülür. Ocakta ısıtıldığında moleküller hızlanır, çekim kuvveti zayıflar, viskozite düşer ve bir huniden kolayca akar.

Saybolt Evrensel Saniyesi (SUS/SSU)

Yağ viskozitesini ölçmenin bir yolu, Saybolt Evrensel Saniyesi (SUS, aynı zamanda SSU olarak da adlandırılır) kullanmaktır. SI birimi sentistokstur (cSt). SUS, George Saybolt’un 1919 yılında ABD Standartlar Bürosu’na Saybolt viskozimetresini önermesi üzerine adlandırılmıştır.

Yöntem: Sıvıyı bir kaba dökün ve test sıcaklığına kadar ısıtın. Alt tıkayı çekin ve aynı anda kronometreyi başlatın. Sıvının tam olarak 60 mL’si bir balona akınca kronometreyi durdurun. Geçen süre (saniye cinsinden), o sıcaklıktaki SUS viskozitesidir.

Örnek: Eğer 100°F (37,7°C)’ye kadar ısıtılan yağ, balona akmak için 143 saniye alıyorsa, viskozitesi 143 SUS @ 100°F (37,7°C)’dir. Aynı yağ 130°F (54,4°C)’ye kadar ısıtılıp 82 saniye alıyorsa: viskozite = 82 SUS (17,7 cSt) @ 130°F (54,4°C)’dir. Viskozite her zaman sıcaklığa bağlıdır; bu nedenle değerle birlikte mutlaka sıcaklık da belirtilmelidir. "150 SUS (32 cSt)" ifadesi, sıcaklık belirtilmedikçe 150 SUS (32 cSt) @ 100°F (37,7°C) anlamına gelir.

Şekil 3-5 Saybolt viskozimetre. Yağ belirlenen bir sıcaklığa kadar ısıtılır, ardından tam olarak 60 mL’si balona akmaya bırakılır ve bu süre ölçülür. Geçen süre (saniye cinsinden) = SUS viskozitesi.

Basıncın viskozite üzerindeki etkisi

Viskozite, aynı zamanda sistem basıncıyla birlikte değişir. Basınç arttıkça viskozite de buna paralel olarak artar (şekildeki eğri ile gösterilmiştir). Basınçta 0'dan 3.000 psi'ye (207 bar) bir artış, tipik endüstriyel hidrolik yağının viskozitesini yaklaşık %40 oranında artırabilir.

Şekil 3-6: Viskozite, basınçla birlikte artar. 3.000 psi (207 bar) basınçta, viskozite atmosferik basınca göre %40 daha yüksek olabilir.

Viskozitenin ısı üretimi üzerindeki etkisi

Viskozite, doğrudan ısı üretimini etkiler. Yüksek viskoziteli yağ (örn. 500 SUS / 107,9 cSt), düşük viskoziteli yağdan (örn. 150 SUS / 32 cSt) daha fazla iç akış direnci oluşturur ve bu nedenle sistemde daha fazla ısı üretir.

Çoğu hidrolik sistemde çalışma viskozitesi aralığı, 100°F (37,7°C) sıcaklıkta 150–250 SUS (32–53,9 cSt) arasındadır.

Viskozitenin yağlamaya etkisi

Viskozite, akışa karşı dirençtir; bu nedenle istenmeyen bir özellik gibi görünebilir. Ancak viskozitenin yağlama üzerinde büyük bir etkisi vardır — iyi bir yağ filmi oluşturmak için son derece önemlidir. Daha yüksek viskozite, daha kalın ve daha güçlü bir film anlamına gelir. Ancak yağ aynı zamanda serbestçe akmak zorundadır; bu nedenle doğru viskozite, her iki gereksinimi de dengede tutmalıdır.

Şekil 3-7: Yağ filmi kalınlığı viskoziteye göre değişir. Yüksek viskozite daha kalın bir film sağlar ancak akış direncini artırır. Düşük viskozite kolayca akar ancak ince film yük altında kırılabilir.

Viskozitenin dinamik (hidrodinamik) yağlamaya etkisi

Sağlam bir yağ filmi oluşturabilme yeteneği, petrol bazlı hidrolik yağların önemli bir özelliğidir. Bu yeteneğe yağlayıcılık (lubricity) denir. Hızla hareket eden parçaların yağlanması zor gibi görünebilir çünkü hız filmi süpürerek yok edebilir — ancak aslında sıvının viskozitesi genellikle bunu önler.

Durağan bir metal blok, yağlanmış bir metal yüzey üzerinde dururken ve bir kuvvet tarafından itilirken, bloğun ön kenarı hafifçe kaldırılır. Yağ, sıkıştırılmaya karşı direnç gösterir (viskozite nedeniyle) ve bloğun alt kısmında bir yağ yastığı oluşur. Bu yastık, bloğun hareket etmesini sağlar — su üzerindeki bir tekne gibi. Hareket halindeki bloğa uygulanan basınç belirli bir aralıkta kalırsa, yağ yastığı yüzeylerin doğrudan metal-metal temas etmesini engeller. Bu, dinamik (hidrodinamik) yağlamadır.

Düşük viskoziteli sıvılar, örneğin su, düşük hız ve yüksek yük koşullarında kolayca sıkıştırılarak dışarı atılır — yastık tam olarak oluşamaz ve film kolayca bozulur.

Sistem bileşenleri hareket halindeyken hidrodinamik süreç iyi bir yağlama sağlar. Ancak çalışma başlangıcında ya da bileşenleri harekete geçiren basınç aşırı olduğunda, yağın sağlam bir film oluşturabilme yeteneği (yağlayıcılığı) kritik derecede önem kazanır.

Şekil 3-8 Hidrodinamik yağlama. Blok hareket ettiğinde, yükü taşıyan ve yüzeylerin metal-metal temasını önleyen bir yağ yatağı (yağ kılıfı) oluşur.

Basıncın viskozite üzerindeki etkisi

Viskozite ayrıca yağın hareketli parçalar arasındaki dar geçiş boşluklarını ne kadar iyi sızdırmaz hâle getireceğini de etkiler. Birçok hidrolik bileşen (pompalar, motorlar, valfler) metal-metal sızdırmazlığına dayanır; örneğin bir piston pompasında piston ile silindir iç yüzeyi arasında lastik contalar bulunmaz. Bu iki parça arasındaki boşlukta yalnızca ince bir yağ filmi vardır.

Bu parçalar arasındaki boşluklar sabit açıklıklı delikler gibi davranır — sürekli küçük miktarda kaçak akışı sınırlarlar. Bu kaçak akış hem yağlamayı hem de sızdırmazlığı sağlar. Çok az kaçak, yetersiz yağlamaya neden olur; çok fazla kaçak ise sistemin debisini kaybetmesine, verim düşüşüne ve gereksiz ısı üretimine yol açar.

En iyi sızdırmazlık için boşluklar mümkün olduğunca küçük olmalıdır — ancak yağın yağlama yapamayacağı kadar küçük olmamalı ve aşırı kaçaklara neden olacak kadar büyük de olmamalıdır. Optimal aralık, sızdırmazlık ile yağlamayı dengeler.

Yağ viskozitesi çok düşükse (yağ çok inceyse), boşluklardan geçen kaçak artar. Bu durum, aktüatörlere ulaşan akışı azaltır ve gereksiz ısı oluşumuna neden olur. Viskozite çok yüksekse film yine de oluşur ancak akış direnci artar ve sistem verimliliği düşer.

Şekil 3-9: Düşük viskozitenin iç kaçak üzerindeki etkisi. İnce yağ ile metal-metal boşluklarından geçen kaçak artar ve aktüatöre ulaşan akış azalır.

Viskozite İndeksi

Hidrolik yağ viskozitesi, bir hidrolik sistemde önemli bir parametredir. Ancak viskozite sıcaklıkla değişir; bu nedenle sistem sabit bir işletme sıcaklığı koruyamıyorsa, yağ viskozitesi işletme sıcaklığı aralığında görece kararlı kalmalıdır.

Viskozite Endeksi (VI), viskozitenin sıcaklığa bağlı olarak ne kadar değiştiğini tanımlar. Bu ilişki, ASTM (American Society for Testing and Materials) standart viskozite-sıcaklık grafiğini kullanır: yağın iki farklı sıcaklıktaki viskozitesi bu grafik üzerinde işaretlendiğinde sonuç bir doğru çizgisi olur. Böylece herhangi başka bir sıcaklıkta viskozite bu doğrudan okunabilir (bu yöntem, kimyasal katkı maddeleri içermeyen temel yağlar için geçerlidir; katkı maddeleri doğal viskozite/sıcaklık ilişkisini etkileyebilir).

İki yağ eğrisi aynı grafik üzerine çizildiğinde, daha yatay olan doğru, daha yüksek VI’ye sahip yağı gösterir. Örneğin:

• Yağ A: 100°F (37,7°C)’de 153 SUS (33 cSt) ve 210°F (98,9°C)’de 44 SUS (9,5 cSt).
• Yağ B: 100°F (37,7°C)’de 165 SUS (35,6 cSt) ve 210°F (98,9°C)’de 42 SUS (9,1 cSt).

Yağ A’nın doğrusu daha düzgün (daha az yatay) olduğundan viskozitesi sıcaklıkla daha az değişir; dolayısıyla Yağ A’nın Viskozite Endeksi daha yüksektir.

VI kavramı ilk kez tanıtıldığında, ölçek 0 (en kötü, sıcaklığa en duyarlı) ile 100 (en iyi, sıcaklığa en az duyarlı) arasında değişmekteydi. Modern rafinasyon yöntemleri, VI değeri 100’ü geçen yağlar üretmeye olanak tanır. Modern hidrolik sistemlerde genellikle VI ≥ 90 gereklidir; ancak nispeten sabit bir sıcaklıkta çalışan sistemlerde VI’nin önemi daha azdır.

Şekil 3-10 ASTM viskozite-sıcaklık grafiği. Çizginin yataylığı arttıkça Viskozite İndeksi (VI) de yükselir — yani yağ, sıcaklık değişimine daha az duyarlıdır.

Hidrolik Yağ Çalışma Aralığı

Petrol bazlı hidrolik yağ, hidrolik sistemler için iyi bir yağlayıcıdır; ancak en iyi şekilde çalıştığı belirli bir viskozite aralığı vardır. Yağ viskozitesi çok düşükse yağ filmi çok ince olur (suyun gibi) ve bileşenler aşınmaya uğrar. Viskozite çok yüksekse yağ yataklara yeterince hızlı akamaz ve bileşenler yağsız kalır.

Döner parçalar — hidrolik pompalar ve motorlar — özellikle iyi yatak yağlamasına ihtiyaç duyar. Pompa üreticileri, ürünlerinin viskozite aralığını belirtir. Bu parçalar doğru şekilde yağlandıysa, diğer tüm sistem parçaları da yeterince yağlanır.

Gerekli viskozite aralığı belirlendikten sonra, sistemin çalışma sıcaklığı aralığı hangi özel hidrolik yağın seçileceğini belirler. Örneğin, bir sistem 70–250 SUS (15–54 cSt) viskozite aralığı gerektiriyorsa ve çalışma sıcaklığı 80–140 °F (26,7–60 °C) ise, Yağ Y’yi seçin. Eğer sıcaklık aralığı 110–170 °F (43,3–76,7 °C) ise, Yağ Z’yi seçin.

Endüstriyel ortamlarda bile sıcaklık çok düşük seviyelere inebilir. Pompanın çalıştırma sırasında yağı normal şekilde çekebilmesini sağlamak için pompa üreticileri maksimum izin verilen başlatma viskozitesini belirtir: genellikle piston pompalar için 1.000 SUS (216 cSt), paletli ve dişli pompalar için ise 7.500 SUS (1.618 cSt).

Şekil 3-11 İşletim sıcaklığına göre yağ sınıfı seçimi. Gölgelendirilmiş bant, kullanılabilir viskozite aralığını gösterir. İşletim sıcaklık aralığınızı kapsayan yağın bantını seçin.

Döküm noktası

ASTM viskozite grafiği, donma noktasını (pour point) göstermez. Çok düşük sıcaklıklarda petrol bazlı yağ tamamen akmayı durdurur — yağdan buz gibi parafin kristalleri çöker ve akışı engeller. Donma noktası (pour point), hidrolik yağın ASTM laboratuvar koşullarında hâlâ akabildiği en düşük sıcaklıktır.

Gerçek bir sistemde, maksimum başlangıç viskozitesi gereksinimi karşılanırsa donma noktası (pour point) genellikle ayrı olarak kontrol edilmeye gerek duymaz. Ancak sistem çok düşük sıcaklıklarda çalışabilecekse, yağın donma noktası (pour point) beklenen minimum işletme sıcaklığının en az 20 °F altı olmalıdır.

Herhangi bir yağ için donma noktası (pour point) verileri, ürün veri sayfasında bulunabilir.

Yağ Sorunları ve Katkı Maddeleri

Hidrolik bir sistem gün boyu çalıştıkça, petrol yağı zorlu koşullara maruz kalır. Yağ ve sistemi etkileyen birkaç sorun ortaya çıkabilir: yüksek basınçlı yağlama, yağın oksidasyonu, su kirliliği, hava emilimi ve katı parçacık kirliliği. Yağdaki kimyasal katkı maddeleri, bu sorunların çoğunu giderir.

Yüksek basınçlı yağlama

İyi kaliteli bir petrol hidrolik yağı, her zaman yüksek basınçta iyi bir yağlayıcı değildir. Basınç yükseldiğinde hareket eden parçalar arasındaki yağ yastığı daha kolay bozulur ve yapışkan film (yağlama özelliği) kritik hâle gelir. Kimyasal katkı maddeleri, yüksek basınçlı yağlamayı veya sınır yağlamayı iyileştirebilir.

Aşınmaya karşı (AW) ve aşınmayı azaltan (WR) katkı maddeleri

Aşınmaya karşı üç çeşit katkı maddesi vardır:

5. Yağlılık/kayganlık katkıları (WR) — metal yüzeyine bir halı pileği gibi dik duran moleküllerdir ve kimyasal bir film oluştururlar. Yağ filminin bozulması durumunda bu kimyasal film yükü taşır. Ancak bu film çok güçlü değildir ve yüksek basınç altında kolayca parçalanır.
6. Aşınmayı azaltan (WR) katkılar — metal yüzeyine kimyasal olarak bağlanarak koruyucu bir film oluşturur. Hareketli parçalar kısa süreli temas kurduğunda bu katkılar hafif ısı üretir, temas yüzeylerini cilalar ve düzleştirir ve sürtünmeyi azaltır.
7. Aşırı basınç (EP) katkıları — yüksek temas basınçlarında metal yüzeyler yeterince ısınarak birbirlerine kaynak olacak kadar yakınlaştığında EP katkıları metal yüzeyiyle tepkimeye girerek kaynak oluşumunu önler. Bu katkılar, geleneksel AW katkılarının başarısız olduğu durumlar için bir çözüm sunar.

Bu üç tür aynı yağda birlikte kullanılamaz — her biri farklı amaçlar için kullanılır. Yağlılık/WR katkı maddeleri, düşük basınçlı sistemler için (1.000 psi / 68,97 bar altı) uygundur. EP katkı maddeleri çoğunlukla 3.000 psi (207 bar) üzerindeki sistemler veya dişli ve makine takımı yağlayıcıları için kullanılır. AW katkı maddeleri ise orta basınç aralığını (1.000–3.000 psi / 68,97–207 bar) kapsar.

Yüksek basınçlı yağlama kontrolü

Bir yağın aşınmaya karşı koruyucu katkı maddeleri içerip içermediğini kontrol etmek için yağın adına bakın ya da tedarikçinin teknik veri sayfasına başvurun. Örnek: "Hamony 48 AW" (Gulf Oil Co.) — "AW", aşınmaya karşı koruyucu olduğunu gösterir; "Sunvis 816 WR" (Sun Oil Co.) — "WR", aşınmayı azaltıcı olduğunu gösterir.

Birçok rafine edilmiş yağ üreticisi, ürün adında aşınmaya karşı koruyucu içerik bilgisini belirtmez; belirli yağlar için her zaman teknik veri sayfasına başvurun. Eğer bir sistemde aşırı aşınma sorunları yaşanıyorsa ve yağda aşınmaya karşı koruyucu katkı maddeleri yoksa, bir AW yağına geçiş faydalı olabilir — ancak öncelikle aşınmanın yağ kirliliğinden kaynaklanmadığından emin olun.

Yağ Oksidasyonu

Oksidasyon, bir malzemenin oksijen ile kimyasal tepkimesidir — yaygın bir süreçtir. Bir elma ısırdığınızda eti kahverengileşirse bu oksidasyondur. Bir otomobil tamponu çizildiğinde ve havayla temas ettiğinde oksijenle tepkimeye girer ve paslanır. Dünya genelindeki birçok madde, örneğin yağ da bu şekilde oksitlenir.

Hidrolik bir sistemde yağ oksidasyonu çoğunlukla iki yerde gerçekleşir: depo ve pompa çıkışı. Her ikisi de yağ-oksijen temasını içerir; ancak her birinde oksidasyon süreci farklıdır.

Depodaki oksidasyon

Depoda yağın serbest yüzeyi havadaki oksijenle tepkimeye girer. Bu tepkimenin ürünleri arasında zayıf asitler ve sabun benzeri maddeler bulunur. Asitler bileşen yüzeylerini aşındırır ve koyu leke izleri oluşturur. Sabunlar ise bileşen yüzeylerini kaplar ve basınç algılama bağlantı noktaları ile yağlama kanallarındaki küçük açıklıkları tıkar.

Isı, yağın oksidasyonunu hızlandırır. Ortalama rezervuar sıcaklığının (130°F / 54,4°C) üstünde her 18–20°F (10–11°C)’lik artış, oksidasyon hızını yaklaşık iki katına çıkarır. Yağdaki demir ve bakır parçacıkları ile su damlacıkları da oksidasyonu hızlandırır.

Pompa çıkışında oksidasyon

Yağın okside olduğu ikinci yer, pompa çıkışıdır. Emme hattı havayla sızıyorsa veya dönüş yağı rezervuarı karıştırarak pompa girişinin hava kabarcıkları emmesine neden oluyorsa, bu hava kabarcıkları yüksek basınçlı pompa çıkışına ulaşır ve yüksek basınç altında aniden patlar (şiddetle çöker). Bu süreç, lokal olarak aşırı ısı üretir. Hesaplamalar, bir kabarcığın yaklaşık sıfırdan 3.000 psi’ye (207 bar) sıkıştırılması durumunda sıcaklığın 2.100°F’ye (1.149°C) kadar çıkabileceğini göstermektedir. Bu sıcaklıkta yağ tutuşur ve reçine benzer tortular ile keskin bir yanma kokusu oluşturur.

Oksidasyon ürünleri pompa çıkışında oluşursa, reçine yağ içinde çözünür. Reçine sıcak yüzeylere (pompa rotoru, emniyet valfi sürgüsü vb.) temas ettiğinde, yağdan çıkarak bu yüzeylerde vernik birikintileri şeklinde çöker ve hareketli parçaların yapışmasına ve sıkışmasına neden olur.

Yağdaki reçine ayrıca toz ve partiküllerle birleşerek çamur oluşturur; bu çamur, valflerde ve filtrelerdeki küçük açıklıkları tıkar ve ısıyı depo duvarlarından dışarı atmayı engeller. Pompa çıkışında hava kabarcıklarının patlaması, yağın hızlı oksidasyonuna neden olan başlıca faktördür.

Şekil 3-14: Pompa çıkışında hava kabarcığı patlaması. Kabarcıklar düşük basınçtan yüksek basınca sıkıştırıldığında, yerel sıcaklıklar 2.000 °F’i (yaklaşık 1.093 °C) aşabilir — bu sıcaklık, yağı tutuşturmak ve vernik birikintileri oluşturmak için yeterlidir.

Yağ oksidasyonunun kontrol edilmesi

Sistemin (muhtemelen oksitlenmiş) bir yağ örneğini, aynı sıcaklıkta tamburdan alınan taze bir yağ örneğiyle karşılaştırın. Taze yağ, başparmak ile işaret parmağı arasında ovulduğunda belirgin şekilde yapışkan hissedilir ve parmaklarda kalır. Oksitlenmiş yağ ise su gibi akıcı hissedilir — yapışkanlığı ve yapışma özelliği zayıf olduğundan parmaklardan akar.

Kabarcık çökmesiyle oksitlenmiş yağ aynı zamanda keskin ve acı bir koku yayar. Örnek oksidasyon belirtileri gösteriyorsa, analiz için bir laboratuvara gönderin. Yağ yeniden koşullandırılamıyorsa sistemi boşaltın ve taze yağla doldurun.

Hidrolik Yağdaki Su

Her hidrolik yağda bir miktar nem bulunur. Küçük miktarlarda su, yağ tarafından taşınan çok küçük damlacıklara ayrılır. Su ile yağ birbirleriyle karışmaz (su çözünür yağlar hariç); büyük miktarlarda su rezervuarın dibine çöker.

Yağ zaten oksidasyon sonucu oluşan asitler ve reçineler içeriyorsa, bu maddeler su tutulmasını hızlandırır.

Su Kirliliğinin Kontrol Edilmesi

Şüpheli örnekle taze yağ örneğini karşılaştırmak, temel kontrol yöntemidir. Taze yağı bir cam balona koyun ve ışığa tutun — şeffaf olur ve hafif kabarcıklar görülür. Eğer bir örnek %0,5 su içeriyorsa bulanık veya puslu görünür. %1 su içerdiğinde ise süt rengi alır.

Başka bir yöntem: Bulanık/puslu örneği ısıtmak — eğer bir süre sonra şeffaflaşıyorsa muhtemelen su vardır. Yağda büyük miktarda su varsa, çoğu zaman zamanla çökelir; eğer süre önemliyse santrifüj ayırma işlemi bu süreci hızlandırabilir.

Yağda yalnızca az miktarda su (< %0,5) bulunuyorsa ve sistem gereksinimleri son derece sıkı değilse, yağın hemen değiştirilmesine gerek olmayabilir. Yağdaki su, oksidasyonu hızlandırır ve kayganlığı azaltır; su kendisi zamanla buharlaşır ancak oluşturduğu oksidasyon ürünleri kalır ve hasara devam eder. Yağ sınır durumdaysa, bir laboratuvara gönderilmesi gerekir.

Şekil 3-16 Görsel su kontrolü. Yağdaki su miktarı, örneğin ışığa tutulduğunda ne kadar bulanık göründüğüne göre tahmin edilebilir.

Korozyon ve Pas

Hidrolik sistem açısından bakıldığında, korozyon; yağın oksidasyonu sırasında oluşan asitlerin bileşen yüzeylerine kimyasal saldırısıdır. Pas, yağdaki suyun neden olduğu demir bazlı yüzeylerin oksidasyonudur.

Korozyon metalı çözerek uzaklaştırır — bu da hassas parçaların boyutunu ve ağırlığını azaltır. Pas ise demir yüzeylerine malzeme ekler — bu da boyutlarını ve ağırlıklarını artırır. Hassas bileşenlerin boyutları değiştiğinde verimlilikleri ve performansları etkilenir. Hidrolik bir sistemde ne korozyon ne de pas kabul edilebilir durumdadır.

Pas ve oksidasyon inhibitörleri (R&O)

Yağda çok küçük miktarlarda bile su bulunması, demir bileşen yüzeylerinde paslanmaya neden olabilir. Doğal koşullarda yalnızca yağ, yeterli korozyon koruması sağlamaz ve hidrolik bir sistemden tüm suyu tamamen uzak tutmak pratikte mümkün değildir — bu nedenle çoğu hidrolik yağ, metal yüzeyler üzerinde kimyasal koruyucu bir film oluşturan pas inhibitörleri içerir.

Depo içindeki hava-yağ etkileşimi ayrıca metal yüzeylere sonunda zarar veren ve yağın daha fazla oksidasyonunu hızlandıran oksidasyon ürünlerini de üretir. Bu nedenle oksidasyon inhibitörleri de eklenir — bu kimyasallar oksidasyon zincir reaksiyonunu keser.

Pompa çıkışında kabarcıkların patlamasından kaynaklanan yüksek sıcaklıklı oksidasyon, yalnızca kimyasal yöntemlerle engellenemez; bunun yerine pompa giriş akışından havanın tamamen uzaklaştırılmasıyla kontrol edilebilir. R&O katkı maddeleri, çoğu endüstriyel hidrolik yağda kullanılan temel katkı maddesi paketidir. Bu katkı maddeleri içeren yağlar bazen "R&O yağları" olarak adlandırılır. Premium sınıfı şeffaf (berrak) R&O yağları en yüksek kalitededir; daha düşük sınıf türbin yağları ise birçok hidrolik uygulama için hâlâ uygun olabilir ve "türbinden daha düşük kaliteli R&O" olarak etiketlenir.

Köpük ve Hava Karışımı

Yağın rezervuara geri dönmesi, sisteme karışmış herhangi bir hava kabarcığını serbest bırakmalıdır. Bazı sistemlerde emme tarafındaki hava sızıntıları ciddi düzeydedir ve geri dönen yağ rezervuara çarptığında köpük oluşturur; bu da nihayetinde karışmış havanın tekrar pompaya çekilmesine neden olur ve böylece sistem kararsızlığına, oksidasyon hızlanmasına, gürültü oluşumuna ve potansiyel olarak rezervuarın taşmasına yol açarak çevresel bir tehlike yaratır.

En iyi çözüm, sızıntıları onarmak ve geri dönüş devresini yeniden tasarlamaktır; örneğin: rezervuar baflları kullanmak veya yağın rezervuara giriş hızını azaltmak amacıyla daha büyük çaplı bir geri dönüş hattı kullanmak. Ekonomik, pratik veya eğitim amaçları doğrultusunda kimyasal katkı maddeleri de alternatif olarak kullanılabilir.

Köpük önleyici katkı maddeleri

Köpük önleyici katkı maddeleri, yağın köpürmesini engeller. Bazıları küçük kabarcıkları birleştirerek yüzeye çıkıp patlayan büyük kabarcıklar oluşturarak çalışır. Başka bir tür ise hava çıkışını engelleyerek köpüğü azaltır; ancak bu durum sistemde daha çok küçük kabarcık oluşumuna neden olur. Köpük önleyici bir katkı maddesi seçerken, havanın dışarı çıkmasına izin veren türü — değil, daha fazla hava tutan türü — seçtiğinizden emin olun.

Köpük kontrolü

Yağ köpüğünü kontrol etmek için rezervuardan bir örnek alın. Görsel inceleme, yağın içinde hava olup olmadığını hızlıca gösterir. Örnekler, pompanın girişine mümkün olduğunca yakın noktadan alınmalıdır; böylece alınan örnek, sisteme gerçekten giren yağı temsil eder.

Sistemde hava bulunmasının diğer belirtileri: pompadan yüksek frekanslı ve düzensiz sesler gelmesi; pompa periyodik olarak içine bir silah ateşleniyormuş gibi güçlü bir çatlatma sesi çıkarabilir. Ayrıca silindirlerin düzensiz hareket etmesi ve basınç göstergesinde istikrarsız okumalar da hava varlığının belirtileridir.

Şekil 3-18: Hidrolik sistemde hava. Depo yüzeyinde köpük (solda) veya pompa gürültüsü (sağda), ikisi de havanın sisteme girdiğini gösterir.

Hidrolik Yağdaki Kirleticiler

Kullanım sırasında hidrolik yağ ile ilgili en büyük sorun, kirlenmedir. Kirleticiler su, hava veya katı parçacıklar olabilir; bunların içinde en yaygın ve en zararlı olanı katı parçacıklardır.

Katı kirleticiler kontrol valfi açıklıklarını tıkayabilir, hareketli parçaların sıkışmasına neden olabilir, aşınmayı hızlandırabilir ve yağın oksidasyonunu katalizleyebilir.

Kirletici, yağ içinde çözünmeyen herhangi bir maddedir. Kirleticiler sistem içine birçok farklı yoldan girebilir: sistem bileşenlerinin imalatı, montajı, depolanması ve taşınması sırasında; dış ortamdan aşınmış silindir mil contaları veya arızalı depo nefes alma vanası üzerinden; ayrıca sistemden kendisi — aşınmış iç parçalar sürekli olarak metal parçacıkları üretir. Kirlenme asla durmaz.

Hiçbir kimyasal katkı maddesi, yağdan kirleticileri uzaklaştıramaz ya da bunların yağ içine girmesini önleyemez. İyi bir sistem tasarımı ve bakımı amacına ulaşmak için kirleticilerin sisteme girmesini engellemek gerekir; yağdaki kirleticilerin uzaklaştırılması ise filtrelerin ve bakım ekibinin sorumluluğundadır.

Kirliliği Kontrol Etme

Kirletici seviyesi, çıplak gözle güvenilir şekilde belirlenemez. Yağın cam bir şişede ışık altında incelenmesi, kirletici kontrolü için doğru bir yöntem değildir — hidrolik sistemler için zararlı olan birçok parçacık, görünür olacak kadar büyük değildir. Doğru kirletici değerlendirmesi, laboratuvar analizi gerektirir.

Sistem filtresinin tıkanma göstergesi, kirletici kontrolü için başka bir yöntem sunar. Filtre sistem için doğru boyutta seçilirse ve gösterge düzgün çalışıyorsa: "temiz" gösterimi, yağın sistemin gereksinimlerini karşılayacak kadar temiz olduğunu ifade eder; "bakım gerektiriyor" gösterimi, filtrenin bakımının yapılması ya da değiştirilmesi gerektiğini belirtir; gösterge bypass durumunu gösteriyorsa, yağ çok kirli demektir ve filtre acilen bakım görmelidir.

Şekil 3-19 Filtre koşulu göstergesi. "Temiz" (üst): yağ kabul edilebilir durumda. "Bakım gerekli" (orta): filtre elemanı bakımı ya da değiştirilmesi gerekmektedir. "Atlatılmış" (alt): yağ çok kirli — hemen bakım yapılmalıdır.

Hidrolik Yağ Bakımı

Belirtildiği gibi, hidrolik yağ sisteminde birden fazla işlev görür ve bu işlevleri desteklemek için çeşitli katkı maddeleri içerir. Depolama, rezervuara taşınma ve sistem çalışması süresince özel dikkat gerektirir.

Saklama

Depolama sırasında ana amaç, yağı mümkün olan en iyi durumda tutmaktır. Depolama varillerindeki yağın kirlenmesi yalnızca israf yaratmakla kalmaz; aynı zamanda sisteme bozulmuş yağ sağlayabilir ve güvenilirliği tehlikeye atabilir.

Variller temiz ve kuru bir yerde saklanmalıdır. Açık havada depolanan variller, suyun üst kısımda birikmesini ve tapa contasından içeri sızmasını önlemek amacıyla yanlarına yatırılmalıdır.

Yağın varilden rezervuara aktarılması

Yağ aktarmaya başlamadan önce, varil kapağını temizleyin; ardından esnek hortum, aktarma pompası, huni, rezervuar doldurma filtresi ve temiz eller olmak üzere tüm gerekli araçları ve ekipmanları hazırlayın. Varildeki marka adı ve viskozitenin gerekenle eşleştiğini kontrol edin. Tüm hidrolik yağlar aynı katkı maddelerini içermemektedir; bu nedenle tedarikçi yetkilendirmesi alınmadıkça farklı tedarikçilerden gelen yağları karıştırmamanız önerilir.

Yağ sisteme yerleştirildikten sonra, belirtilen aralıklarla bakımını yapın ve izleyin. Yağ bakımı şunları içerir: minimum seviyeye kadar tamamlama (mevcut yağla uyumlu olan aynı yağ veya başka bir yağ kullanılmalıdır), sızıntıların giderilmesi ve filtre elemanının değiştirilmesi.

Filtre elemanının düzenli olarak değiştirilmesi oldukça faydalıdır. Kirlilik, özellikle kirleticinin demir, kurşun veya bakır parçacıkları olduğu durumlarda yağ için son derece zararlıdır çünkü oksidasyonu katalizler. Filtreler, akıştaki çoğu kirliliği giderir ancak sistemin tamamından kirliliği tamamen temizleyemez — yalnızca yağı korur. Filtre göstergesi uyarısında bulunsa da zamanında bakım yapılmazsa, büyük miktarda süzülmemiş kirlilik aşağı yönlü akışa geçerek bileşenleri etkiler; aynı zamanda kirli elemana tutulan kirleticiler sistemde kalır ve oksidasyonu katalizlemeye devam eder.

Temizleme örgü süzgeç elemanları

Ağsal tip filtre elemanları temizlenebilir ve tekrar kullanılabilir. Temizliğin kapsamlılığı, temizleme yöntemiyle değil, temizleme işleminin ne kadar dikkatli yapıldığıyla ilgilidir.

Yaygın yöntem: Temiz çözücüde veya sıcak sabunlu suda bekletin, ardından basınçlı hava ile temizleyin. Örgü yüzeyini temizlemek için yumuşak bir fırça (yeni boya fırçası) kullanılması yardımcı olur. Asla tel fırça veya aşındırıcı malzemeler kullanmayın. Temizlemeden sonra elemanı ışığa tutarak inceleyin — gri veya siyah alanlar, elemanın daha fazla temizlenmesi gerektiğini gösterir.

Ultrasonik temizleme daha pahalı olsa da daha uygundur: Kirli elemanı belirlenen süre boyunca ultrasonik temizleyiciye yerleştirin, ardından temiz ve tekrar kullanıma hazır olarak çıkarın. 40 μm veya daha ince derecelendirilmiş filtre elemanları, kullanım ömürlerini etkili bir şekilde geri kazanmak için ultrasonik temizleyici ile temizlenmelidir.

Şekil 3-20: Örgü tipi filtre elemanının temizlenmesi. (Sol) İnce elemanlar için ultrasonik temizleyici. (Sağ) Kalan tıkanmış alanları kontrol etmek amacıyla temiz elemanın ışığa tutulması.