Mechanizmy zużywania
Powszechnie występujące mechanizmy zużywania:
- ścieranie,
- erozja i kawitacja,
- adhezja,
- zjawiska zmęczeniowe,
- korozja,
- obliteracja (zarastanie),
- doraz
ne mechaniczne (odkształcenie plastyczne, złamanie..),
- doraz
ne cieplne (utrata właściwości materiału, trwałe odkształcenie).
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Podczas współpracujący elementów maszyn
przeważnie aktywuje się jednocześnie więcej niż
jeden mechanizm zużywania.
(np. ścieranie, adhezja, korozja)
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Główna prawo określające natężenie zużywania:
 BRAK REGUA

-twardość
-droga zużywania
- obciążenie
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania - ścieranie
Proces ścierania jest zjawiskiem powszechnie występującym zachodzi
głównie podczas kontaktu między ciałami stałymi w warunkach
niedostatecznego smarowania (tarcie suche, graniczne).
Skutkiem ścierania jest ubytek materiału (równomierny), zmiana struktur
geometrycznych powierzchni (np. zmniejszenie wartości parametrów
chropowatości powierzchni) , czasami zmiana właściwości warstw
wierzchnich w wyniku oddziaływania podwyższonej temperatury (np.
odpuszczenie).
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
W przypadku znaczących różnic twardości, intensywniejszemu ścieraniu
podlega materiał o mniejszej twardości.
Im twardszy materiał tym bardziej odporny na ścieranie (przeważnie).
Intensywność ścierania zależy także od struktur geometrycznych
powierzchni współpracujących (wysokość nierówności i ich kształt)
oraz struktury warstwy wierzchniej .
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Struktura warstwy wierzchniej istotnie oddziałuje na
natężenie ścierania i innych procesów zużyciowych
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Aktywacja podprocesów ścierania zależy od struktury
geometrycznej (kształtu) powierzchni trących.
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Ścieranie (czyli usuwanie materiału) zachodzi w wyniku podprocesów:
- mikroskrawania (ścinania),
- bruzdowania (powtarzające się odkształcenia plastyczne zgniot
kruchość odspojenie),
- pękania,
- odłupywania elementów struktury ziarnistej (ceramika).
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania - ścieranie
Produkty ścierania przedostają się często do medium smarującego i biorą
dalszy udział w procesie ścierania jako  trzeci element .
Podprocesy ścierania uaktywniają się w zależności od właściwości
mechanicznych elementów podlegających ścieraniu.
(ostre twarde nierówności ścinają, obłe twarde nierówności bruzdują i
mogą powodować pękanie, twarde obłe ziarna mogą zostać wgniecione w
miękki materiał,& ).
Produkty ścierania unoszone przez medium smarujące często oddziałują
na wiele węzłów kinematycznych.
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Kosztowne lub trudne do wymiany elementy maszyn chroni siÄ™ przed
zużyciem ściernym między innymi przez kojarzenie ich z elementami:
- twardości do 80% materiału chronionego,
- twardości od 80% do 100% - w przypadku konieczności długotrwałej
współpracy.
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania - ścieranie
W procesach produkcyjnych proces ścierania jest z reguły niepożądany i
prowadzi do powstawania strat.
Wyjątkiem są procesy obróbki wykorzystujące mechanizmy ścierania
(np.: szlifowanie, polerowanie, honowanie, obróbki przetłoczno 
ścierne).
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania  erozja i kawitacja
Erozja wywołuje ubytek materiału wywołany przeważnie przez
 uderzenia cząstek stałych o powierzchnie ciała stałego.
Natężenie procesu erozji zależy między innymi od:
- energii kinetycznej czÄ…stek,
- kształtu cząstek,
- właściwości mechanicznych cząstek i ciała stałego narażonego na
oddziaływanie erozji (twardość , udarność),
- kÄ…ta padania,
- temperatury,
-właściwości otoczenia (gaz, ciecz, lepkość).
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Podprocesy erozji:
- pękanie (kruchy materiał, duży kąt padania, duża energia kinetyczna),
- odkształcenie plastyczne (ciągliwy materiał, umiarkowany kąt padania,
duża energia kinetyczna),
- zmęczenie ( duży kąt padania, umiarkowana energia kinetyczna),
- skrawanie ( mały kąt padania, duża energia kinetyczna),
- topnienie (duży kąt padania, bardzo duża energia kinetyczna),
- degradacja siatki krystalicznej.
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Natężenie erozji w funkcji kąta
padania dla materiałów ciągliwych
i kruchych)
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Krople cieczy mogą wywoływać zużycie erozyjne części maszyn pod
warunkiem ich dostatecznej prędkości.
Maksymalne ciśnienie wywołane prze padającą kroplę pod kątem
prostym:
p=Á*vs*v
vs - prędkość dz
więku w padającej cieczy,
v  prędkość padania,
Á  gÄ™stość.
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania  erozja i kawitacja
Kawitacja zachodzi na granicy ciał stałych i cieczy podczas gwałtownych
zmian ciśnienia (w skali mikro i makro). Kawitacja prowadzi do
nierównomiernego ubytku materiału ( wżery ) .
Gwałtowne zmiany ciśnienia mogą powodować powstawanie i zapadanie
się pęcherzy parowych. Zapadanie się pęcherzy parowych wywołuje fale
uderzeniowe oddziałujące na powierzchnie ciała stałego.
Im ciecz charakteryzuje się większym napięciem powierzchniowym tym
większe tworzą się pęcherze parowe o dużej energii.
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania  erozja i kawitacja
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Kawitacji najłatwiej zapobiegać przez dodatki zmniejszające napięcie
powierzchniowe cieczy.
Kawitacja nasila się w zanieczyszczonych cieczach (występuje efekt
synergii z procesem erozji).
Natężenie zmian kawitacyjnych zmienia się lokalnie w przypadku
materiałów o niejednorodnej strukturze np.: żeliwo (tworzą się wyspy i
zagłębienia).
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania - adhezja
Zużywanie adhezyjne ( zrastanie na zimno i gorąco) prowadzi do ubytku
materiału i jednocześnie przenoszenia materiału między parą ślizgową.
Na powierzchni o większej wytrzymałości pojawiają się nalepienia
(narost), na powierzchni o mniejszej wytrzymałości kratery. W przypadku
powierzchni o zbliżonej wytrzymałości kratery i nalepienia pojawiają się
obok siebie.
Zużycie adhezyjne występuje podczas tarcia z dużymi naciskami
jednostkowymi. Duże naciski jednostkowe powodują zbliżenie
fragmentów powierzchni ślizgowych na odległość zasięgu działania sił
molekularnych. Lokalnie tworzą się wiązania metaliczne między
powierzchniami trącymi (narost). W dalszym etapie może dojść do
oderwania się (dekohezji) fragmentu ciała o mniejszej wytrzymałości
(krater).
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania - adhezja
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Współczynnik szybkości zużywania  K
Wartości od 0,0000001 (para polietylen  stal twarda) do
1 (para złoto  złoto)
Q= K * (F*L)/H
K- siła normalna
L- droga
H- twardość
K- współczynnik bezwymiarowy
Q- objętość odspojonego materiału
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Proces zużywania adhezyjnego powoduje wzrost wartości współczynnika
tarcia, prowadzi do szybkiego zniszczenia węzła kinematycznego.
Adhezja jest  katalizatorem zużywania .
Zużywanie adhezyjne doprowadzające do lokalnego topnienia materiału
nazywa się zacieraniem i prowadzi do trwałego unieruchomienia węzła
kinematycznego.
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania  zmęczenie powierzchniowe
Powierzchniowe zużycie zmęczeniowe (w tym pitting)- zachodzi w
wyniku cyklicznego oddziaływania naprężeń stykowych (nacisku) i
naprężeń termicznych, w warstwach wierzchnich węzłów
kinematycznych (przeważnie smarowanych).
W wyniku superpozycji naprężeń wewnętrznych i naprężeń stykowych
(duże wartości, EHL), oraz ich redystrybucji dochodzi do lokalnych
przekroczeń wytrzymałości i powstawania mikropęknięć. W kolejnej
fazie mikropęknięcia propagują w wyniku działania karbu i ciśnienia
oleju. W ostatniej fazie fragment materiału zostaje odspojony od
powierzchni tworzÄ…c krater.
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania  zmęczenie powierzchniowe
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania  zmęczenie powierzchniowe
Zużyciu zmęczeniowemu sprzyjają:
- wewnętrzne naprężenia rozciągające,
-  niedoskonałości powierzchni , (mogą powstać podczas eksploatacji)
- wady podpowierzchniowe,
- granice strukturalne pod powierzchniÄ… styku,
- oleje EP z dodatkami przeciwzatarciowymi.
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Rafał Talar
Eksploatacja _
Mechanizmy zużywania
Kontrola cieczy smarujących krążących w obiegu pozwala na wykrycie
odspojonych w procesie zużywania cząstek części maszyn.
Na podstawie liczby odspojonych cząstek oraz ich rozmiaru, kształtu
można wnioskować o zachodzących w maszynie mechanizmach zużycia i
ich natężeniu.
Rafał Talar
Eksploatacja _