1) Chropowatość równowagowa (eksploatacyjna)

Docieranie nie można zastąpić obróbką docieranie można skrócić znając R równowagowe, wtedy zmniejszamy zużycie

1-zużycie skojarzenia smarującego niefiltrowanym olejem

4-zużycie łożysk tocznych

2-zdolność do zacierania się materiału

3-zużycie elementów hartowanych powierzchniowo

Klasyfikacja zużywania (wał. Dominującego elementarnego procesu zużywania):

Zużywanie trybologiczne:

1)Ścierne

a)mikroskrawanie,mikrorysowanie

2)Adhezyjne

a)Tworzenie i niszczenie szczepień adhezyjnych

3)Tribochem

a)tworzenie i niszczenie warstewek reak i tlen.

4)Zmęczeniowe

a)oddzielanie cząstek wskutek zmęczenia spopod. Cykliczną zmianą nap.

5)Fretting

a)połączenie w/w procesów

- dotyczy to metali

- obok wiodących procesów zużycia istnieją inne

- zużywanie trib. Może występować z innymi procesami niszczącymi np. korozja

Zużywanie ścierne = ścieranie - jest to zjawisko niszczenie warstwy wierzchniej trących się złóż w wyniku mikroskrawania mikrorysującego i ścinającego oddziaływania elementów ściernych - cząstek ścierniwa prod. Zużycia wierzchołków chropowatości i twardych składników strukturalnych.

Mikroskrawanie - jest to zjawisko wykrawania w materiale pewnej mikroobjętości przez umocowane elementy ścierne. Warunkiem wystąpienia mikroskrawania jest zdolność wnikniecia elementu ściernego na odp głębokość głębokość ścierany element - musi występować ruch względny.

Mikrorysowanie - tworzenie rysy w materiale przez przesuwający się element ścierny wskutek mikroskrawania a częściowo przez odkruszanie materiału na boki

Mikrobruzdowanie - wyciskanie bruzdy przez poruszający się element ścierny

f1=0 mikroskrawanie

f1<f2 mikrorysowanie

f1=f2 mikrobruzdowanie

Zdolność do zagłębiania się elementu ściernego zależy od:

- stosunku twardości ścierniwa do twardości materiału (Ha/Hm)

- od siły

- od kształtu materiału ścierającego

Podział zużywania ściernego.

Zależnie od stopnia swobody elem. Ściernego:

- ścieranie przez ziarna umocowane

- ścieranie w obecności ziaren ściernych

- ścieranie w masie ściernej

Ścieranie przez ziarna umocowane-

Wpływ wybranych czynników:

1)wpływ twardości materiału

Wpływ wartości materiału i twardości ziaren ściernych:

Metale o twardości H1<H2<H3<H4

Cz - wskaźnik zużycia

k1<(Ha/Hm)<k2

Wpływ chropowatości

powierzchni na ścieranie

Wpływ obciążenia na zużycie

Zużywanie ścierne w obecności ścierniwa

Ziarna ścierne przedostają się między współpracujące powierzchnie z otoczenia przenoszone medium itp.

Mechanizm zużycia ściernego w przypadku obecności ziaren ściernych między trącymi elementami zależy od:

- twardości trących się elementów

- wytrzymałości i kształtu ziaren ściernych

Ziarno może: żłobić, rozkruszyć się, dotaczać, wnikać w miękki materiał

Wpływ wybranych czynników na zużycie ścierne w obecności ścierniwa.

Wpływ wielkości ziaren.

-Skojarzenie czop-wał-panewka-łożysko

-Czopy o trzech wartościach twardości

- Hm1, Hm2, Hm3

-Panewka z różnych materiałów Hb1, Hb2, Hb3

-Ha1, Ha2, Ha3, Ha4- cząstki ścierne o różnej twardości

Kształtowanie odporności na zużywanie ścierne elementów maszyn.

Adsorpcja fizyczna i chemisorbcja

Adsorpcja jest to zjawisko polegające na powierzchniowym wiązaniu cząsteczek adsorbatu przez atomy (cząstki) ciała stałego jeżeli unieruchomienie odbywa się siłami Van der Wasala to mówimy o adsorpcji fizycznej jeśli występuje wiązanie chemiczne to mówimy o chemisorbcji.

Fizyczna (0,05 - 0,1)eV mała siła wiązania;jest odwracalna, towarzyszy jj wydzielenie ciepła (8-80kJ),zachodzi na każdej powierzchni

Chemisorbcja - energia wiązania znacznie większa (1-8)eV, większ ilość ciepła (40-400kJ/mol)

Kolejność: fizyczna a następnie chemiczna albo jednocześnie dokładnie nie wiadomo

Dodatki chemiczne aktywne zawierające siarkę, fosfor, chlor w celu zwiększenia wytwarzania warstw chem.

Dyfuzja - przemieszczanie się materii w kierunku przeciwnym do gradientu stężenia

Adhezja - (sczepianie)

Przy zbliżaniu się 2 ciał między atomami ich warstw wierzchnich dochodzi do oddziaływania które nazywamy adhezyjnym a zjawiska tych oddziaływań nazywamy adhezją. Mówi się o niej w dwóch przypadkach:

-ciało stałe-ciało stałe lub ciało stałe - ciecz

Rodzaje oddziaływań wywołujących adhezję:

- Van der Wasala

- elektrostatyczne (2 różne materiały) +i-

- wiązania chemiczne (jonowe)

Ponieważ oddziaływanie Van der Wasala zachodzi pomiędzy dowolnymi rodzajami atomów i cząstek dlatego adhezja zachodzi między cząstkami materiału która można zbliżyć na odległość kilku nanometrów.

Czynniki istotnie wpływające na adhezję ciał stałych:

- czystość powierzchni

Adhezja w procesie tarcia - mamy z nią do czynienia tylko na elementarnych powierzchniach styku (duża chropowatość -> mała adhezja). Jeśli styk jest statyczny występuje niewielka adhezja.

W ogólnym przypadku adhezja na elementarnych powierzchniach styku trących się metali może przejawiać się w następujących formach:

1)oddziaływania sił Van der Waalsa

2)szczepiania

3)zrastanie tarciowe

Ad1 Zależą od: rodzaju trących się ciał, chropowatości i właściwości warstewek powierzchniowych, ich wartość rośnie ze wzrostem liczby atomowej pierwiastków, większe przyciąganie wykazują czyste metale niż ich stopy.

Ad2 Jeśli na stykających się mikroobszarach trących elementów nastąpi takie zbliżenie że pojawi się działanie sił krótkozasięgowych wówczas może nastąpić zjawisko sczepiania. Jest to bezdyfuzyjne połączenie się mikroobszarów trących się ciał (metalicznych). Na skutek wiązania metalicznego na pierwotnej granicy ich rozdziału.

Sczepianie- wyodrębniająca się objętość materiału powstała w miejscu pierwotnej granicy obszaru. Powstawanie sczepiania: usunięcie warstewek powierzchniowych ze stykających się mikroobszarów; uzyskanie odpowiedni dużego pola powierzchni styku metalicznego

Ad3) Jeśli prze pierwotną granicę podziały ciał metalicznych na elementarnych powierzchniach styku nastąpi dyfuzja to mamy do czynienia ze zrastaniem tarciowym. Zrast. tarc. jest to zjawisko trwałego połączenia stykających się mikroobszarów trących się ciał metalicznych na skutek dyfuzji. Zrost tarciowy jest to objętość materiału powstała w obszarze pierwotnej granicy rozdziału wyodrębniająca się swoją budową i stanem od obu trących się metali.

Zależnie od temperatury 3 etap zrastania może przebiegać następująco:

- w zakresie niższych temperatur zrastanie zachodzi w sposób stały

- w wyższym zakresie temperatur może się odbywać w stanie ciekłym 1 lub obu metali

Zrastanie w stanie stałym różni się od sczepiania tym że:

-budowa zrostów 2 różnych metali jest odmienna od budowy każdego z nich;

-wartość odkształcenia plastycznego niezbędna do utworzenia zrostu jest znacznie mniejsza niż do utworzenia sczepienia;

-skłonność do zrastania zależy od wzajemnej rozpuszczalności w stanie stałym dwóch trących się metali

Przy podwyższonych temperaturach zrastanie tarciowe polega na wzajemnej dyfuzji i rozpuszczaniu metali stałego w ciekłym

Wybrane hipotezy sczepiania adhezyjnego

1. Hipoteza warstewkowa

Utworzenie sczepienia adhezyjnego jest możliwe gdy z powierzchni kontaktujących się metali zostaną usunięte warstewki reakcyjne (tlenków) lub lub warstewki sztucznie wytworzone Hw/Hm>1; hw/hm>1 -> utworzenie sczepiania

2. Hipoteza dyfuzyjna

Łączenie metali w stanie stałym następuje wskutek dyfuzji powodującej przerastanie ziaren przez pierwotną granicą rozdziału

3. Hipoteza wzajemnej rozpuszczalności trących się metali

Skłonność metali do sczepiania określa ich zdolność do tworzenia roztworów stałych

Czynniki mające wpływ na rozpuszczalność

- strukturalny (jednakowy typ sieci krystalicznej)

- wielkość atomów (zbliżone wielkości średnic atomowych różnica niewiększa niż 15%)

- elektrochemiczny (im bardziej metale zbliżone elek.)

- wartościowość względna (jednakowa sprzyja tworzeniu roztworów stałych)

L.F. Coffin

a) pełna skłonność do szczepień Fe-Cu, Zn-Cu

b) częściowa skłonność do sczepiania Al.-Fe, Fe-Ti

c) ograniczona skłonność do sczepiania Fe-Ag

Z punktu widzenia zdolności do sczepiania dużo lepsze jest skojarzenie materiałów różnoimiennych. Nawet metale które nie wykazują rozpuszczalności mogą wykazywać skłonności do tworzenia szczepień adhezyjnych

4) Hipoteza energetyczna

Sczepianie rozwija się w kilku etapach:1- utworzenie kontaktu fizycznego, 2- aktywacji powierzchni styku, 3- utworzenia wiązania metalicznego

Zużywanie tribochemiczne -polega na adsorpcji aktywnych składników otoczenia (tlenu siarki itp.) ze środka smarownego na trących się powierzchniach ich dyfuzji w odkształcone plastycznie mikroobszary warstwy wierzchniej a następnie tworzeniu warstewek. Warstwa reakcyjna jest mieszaniną związków chemicznych z metalem pow. tarcie., grubość tych warstewek to ok 10-100 nanometrów

Zużywanie wodorowe- jego istota polega na stopniowym niszczeniu warstwy wierzchniej w skutek adsorpcji wodoru na powierzchni metalu i jego dyfuzji w głąb metalu.

Rodzaje zużywania wodorowego:

- dyspersyjne

- wykruszanie

Zużywanie adhezyjne - jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej trących się ciał na skutek powstawania szczepień adhezyjnych między wierzchołkami nierówności oraz ich oddzielaniu przy ruchu względnym powierzchni.

k2

k1

Cz

Ha/Hm

k2

k1

Zv

Ha/Hm

H1

H2

H3

H4

Zv

Ha

Wpływ wielkości ziarna na zużywanie

Hmn

Hm3

Hm2

Hm1

P

Zv

Zv=k P s

Hm1>Hm2

---