TARCIE Tarcie - jest to zjawisko przeciwdziałające ruchowi skontaktowanych ciał. Tarcie może być: -pozytywne, pożądane w zespołach tj. sprzęgła, hamulce, paski klinowe, przekładnie -negatywne stwarza opory ruchu a przez to i zużycie części współpracujących np. łożyska tłoki pierścienie Ze względu na rodzaj ruchu: - spoczynkowe - ruchowe Tarcie spoczynkowe określa się jako opór przeciwdziałający przemieszczeniu się skontaktowanych ciał pozostających w spoczynku np. na sprzęgle przy braku poślizgu. Siła tarcia daje odpowiedni moment na sprzęgle umożliwiający przeniesienie momentu obrotowego od silnika na koła pojazdu i na hamulce. Współczynnik tarcia spoczynkowego jest większy od wsp. tarcia ruchowego. Tarcie ruchowe występuje wówczas gdy dwa ciała przemieszczają się ślizgając się lub tocząc względem siebie. Ze względu na cechy ruchu: - ślizgowe - toczne - wiertne Tarcie ślizgowe przy którym dla różnej od zera prędkości względnej w punkcie styku wartości {P} obu skontaktowanych ciał są różne. Przy tym tarciu wszystkie pkt. rzeczywiste powierzchni styku ślizgają się po sobie np. łożysko ślizgowe, ukł. tłok, cylinder, sprzęgła. Tarcie toczne przy którym prędkości obu ciał w punkcie styku są równe a ruch jednego ciała względem drugiego powoduje obrót ciała wokól osi przechodzącej przez punkt styku i leżącej w płaszczyźnie stycznej obu ciał. Opory tarcia tocznego są mniejsze od ślizgowego np. łożysko toczne i przeładnie zębate. Tarcie wiertne jest wywołane obrotem ciała wokół osi prostopadłej do powierzchni tarcia. Podział ze względu na rodzaj styku: - suche - płynne - mieszane - graniczne Tarcie suche występuje w skojarzeniach w których, praktycznie nie występuje doprowadzanie smaru np. przeguby gąsienicy ciągników, resory samochodów, hamulce. Przy tarciu suchym wydziela się zawsze dużo ciepła. Ciepło to nagrzewa warstwę wierzchnią do wysokiej temperatury prowadząc do spadku wytrzymałości, wzrostu intensywności zużywania, a w skrajnym przypadku do zatarcia. Tarcie płynne-polega na tym, że powierzchnie są oddzielone od siebie warstwą smaru o grubości większej niż 0,5μm a ruch cieczy jest podporządkowany prawom hydrodynamiki. Opory ruchu i współczynnik tarcia jest mały. np. łożyska korbowodowe, Tarcie mieszane- polega na tym, że powierzchnie są oddzielone warstwą smaru dostateczną do tego aby styk powierzchni ograniczał się do najwyższych wierzchołków chropowatości np. układy rozrządu, cylinder pierścień Tarcie graniczne - w wyniku szeregu prac odkryto, że istnieją pewne substancje których warstwy są wyjątkowo odporne na wysokie naciski. Tarcie występujące wówczas nazywamy tarciem granicznym. Grubość smaru 0.1-0.5μm. Warstwa graniczna przy obfitym dopływie smaru zapewnia odnowienie warstwy zniszczonej w wyniku nagrzania chroni części przed zużywaniem. Tarcie graniczne zapewniają różne substancje dodawane do smaru np. grafit lub dwusiarczek molibdenu. Zdolność smaru do tworzenia warstw granicznych nazywa się smarnością. Hipotezy tarcia suchego: 1.Hipoteza mechaniczna Prawo Amontonsa T=μ N T-siła tarcia N - siła skierowana prostopadle do pow. tarcia μ- współczynnik tarcia Wzór Coulomba T=A+μN A-siła adhezji Teoria pokonywania nierówności powierzchni: współczynnik tarcia nie zależy od N siła A nie zalezy od rzeczywistego pola styku Wzór Boudena: teoria tworzenia i niszczenia zczepień, opory tarcia są sumą oporów ścinania nierówności zczepionych i przepychania odkształconego materiału. 2.Teorie molekularne Tomlinsona - opory tarcia są oporami przyciągania molekularnego. Dieriagina - cechy teorii pokonywania chropowatości molekularnej, nie uwzględnia własności materiałów. 3. Teoria mechaniczno-molekularna Kłagielski - tarcie jest sumą pokonywania zczepień, chropowatości i przyciągania molekularnego. SMAROWANIE Nazwą smarowanie przywykło - się określać czynności wprowadzania smaru do przestrzeni między trącymi częściami maszyny lub zespołu. Zadania smarowania: -zmniejszenie tarcia -chłodzenie powierzchni -ochrona przed korozją W praktyce eksploatacji samochodów stosuje się smary płynne, maziste lub stałe. Smarami nazywamy substancje charakteryzujące się : -małym tarciem wewnętrznym oraz zdolnością do przylegania do powierzchni tarcia -zdolnością do tworzenia warstw granicznych czyli smarności Wszędzie tam gdzie warunki wymagają stworzenia b. małych oporów tarcia, przy częściach silnie obciążonych i trących się z dużymi prędkościami w warunkach wydzielania dużych ilości ciepła stosuje się smarowanie olejami. W innych przypadkach np. łożyska układu kierowania oraz tam gdzie konstrukcja nie zapewnia zamkniętej obudowy stosuje się smary maziste. Smary stałe stosuje się jako dodatek do olejów, smarów mazistych pracujących w niedogodnych warunkach. Cechy smarów: - gęstość - lepkość dla smarów płynnych - penetracja dla smarów mazistych - smarność - charakterystyczne temperatury: krzepnięcia (oleje), kroplenia i topnienia (maziste) - intensywność starzenia Gęstość- stosunek masy do objętości Lepkość jest miarą tarcia wewnętrznego cieczy - im większa jest lepkość tym wolniej ciecz wypływać będzie z otworu o ustalonej średnicy. Lepkość maleje ze wzrostem temperatury. Penetracją określa się możliwość wciskania w smar mazisty pod znormalizowanym obciążeniem metalowego stożka. Im twardszy smar tym mniejsza wartość penetracji. Penetracja wzrasta ze wzrostem temperatury. Smarność oleju jest to odporność na przerywanie warstwy granicznej utworzonej przez olej. Najlepsze własności smarne mają olej Hipoidalny i smar grafitowy. Możliwości zastosowania smarów ograniczają krytyczne temperatury. W wyniku dostatecznie niskiej temperatury olej krzepnie tracąc swe właściwości. Smar mazisty przestaje spełniać swe zadanie gdy przechodzi w stan płynny. Temperatura kroplenia jest to temp. w której spływa pierwsza kropla płynu z próbki smaru mazistego. Starzeniem nazywa się skłonność smaru do utraty początkowych własności fizykochemicznych i mechanicznych. Smar traci własności ochraniające części przed tarciem i korodowaniem. W wyniku starzenia zachodzi wyraźne zwiększenie liczby kwasowej, rośnie zawartość popiołu, sadzy, zanieczyszczeń mechanicznych oraz maleje lepkość. Przydatność smaru określa się poprzez badania zużyciowe. Smary stosowane do łożysk tocznych i przekładni zębatych, które powinny zapewniać tworzenie warstw granicznych badane są na specjalnym przyrządzie (aparat czterokulkowy) Za jego pomocą można zbadać czas pracy po którym następuje zatarcie lub nacisk , przy którym następuje zatarcie. W okresie początkowym następuje wzrost własności użytkowych. Rośnie w nim zawartość substancji smarnych co poprawia warunki pracy. Podział smarowania: W układach trybologicznych pojazdu silnikowego występuje smarowanie przy tarciu płynnym i przy tarciu granicznym. Smarowanie przy tarciu płynnym charakteryzują następujące własności: 1.Grubość filmu olejowego 10^-1-10^-2[μm] 2.War. smarowania zależne są od własności czynnika smarującego kształtu szczeliny olejowej i ruchu powierzchni. 3.Warunki smarowania są niezależne od własności elementów układu z wyjątkiem: -własności sprężystych jeśli powodują zmianę kształtu szczeliny smarnej -własności termicznych jeśli wpływają na temperaturę filmu olejowego 4.Tarcie w układzie nie podlega klasycznym prawom tarcia 5. Współczynnik tarcia określa własności smaru Smarowanie przy tarciu granicznym określają: 1. Typowa granica filmu olejowego 10^-6 [mm] 2. Wartości smarowania (nośność grubość i wytrzymałość filmu olejowego) zależne są od molekularnych własności smaru i elementów układu trybologicznego 3. War. smarowania są niezależne od kształtu i prędkości przemieszczania się ciał jeżeli nie wpływają one na temperaturę generowaną w procesie tarcia 4. Tarcie podlega klasycznym prawom tarcia Współczynnik tarcia osiąga wartości od 0.05 do 0.1 Tarcie płynne: 1. Smarowanie hydrostatyczne przy którym czynnik smarujący wtłaczany jest pod ciśnieniem między powierzchnie tarcia. W maszynach typu stacyjnego gdzie nacisk jednostkowy jest stały w czasie poduszkę smarową wytwarza się na drodze hydrostatycznej tłocząc do odpowiedniej przestrzeni między powierzchniami smar pod takim ciśnieniem aby nacisk normalny był zrównoważony. 2. Smarowanie hydrodynamiczne: (HD), przy którymprzepływ czynnika smarującego jest uwarunkowany względnym ruchem tych powierzchni. Ciśnienie w takiej warstwie smaru powstaje gdy: - istnieje odpowiednia różnica prędkości względnej - między powierzchniami zostaje wprowadzony czynnik smarujący o odpowiedniej lepkości - powierzchnie tarcia tworzą szczelinę zbieżną o odpowiednim kącie nachylenia - pomiędzy powierzchniami istnieje dostateczny luz Współczynnik tarcia wynosi około 10^-3 3.Smarowanie elastohydrodynamiczne przy którym występują odkształcenia powierzchni tarcia i jednoczesny wzrost lepkości wskutek wzrostu ciśnienia w filmie olejowym w strefie styku Współczynnik tarcia 5•10^-2 W tych warunkach pracują układy trybologiczne, w których styk ma charakter punktowy lub liniowy (łoż. toczne, przekł. zębate itp.) Występują: -odkształcenia współpracujących ciał -zmiany lepkości czynnika pod wpływem ciśn ZUŻYCIA: Starzeniem fizycznym nazywamy procesy fizykochemiczne zachodzące w materiałach części pojazdów mechanicznych na skutek otoczenia powodujące nieodwracalne zmiany wymiarów i własności użytkowych. Zużywaniem nazywamy proces stopniowego niszczenia części pod wpływem czynników fizykochemicznych działających przez cały okres użytkowania części. Charakterystyki zużywania Intensywność liniowa: In=h/s = h/v•t=Vz/V h - grubość oddzielonej warstwy s - droga tarcia Intensywności masowe: Im=m/s m - masa części Intensywność objętościowa Iv=v/s; v - objętość Szybkość zużywania to zmiana wymiaru liniowego w jednostce czasu V2=h/t wg E. Rabinowicz: Podstawowe formy zużycia - adhezyjne - ścierne - korozyjne - zmęczenie powierzchniowe drugorzędne: - fretting - kawitacja - erozja wg. H. B. Peterson: - adhezja - niszczenie powierzchniowe - oderwanie - zmęczenie - skrawanie - stopienie - deformacje plastyczne - zatarcie wg. B. Kostecki: - normalne mechanochemiczne przez utlenianie ścierne - patologiczne: - zczepienia I-go i II-go rodzaju - fretting - mechaniczne zużycie ścierne - zmęczenie przy toczeniu - korozja - kawitacja - erozja wg. I. W. Kragielski: - zmęczeniowe niszczenie warstw wierzchnich przy sprężystym lub plastycznym charakterze odkształceń w strefach rzeczywistego kontaktu oraz doraźne oddzielanie materiału przez mikroskrawanie. W literaturze zachodniej występuje jeszcze podział zużycia na słabe i intensywne oraz zerowe i mierzalne. 2 grupy: ścierne; quasistatyczne; utlenianie adhezyjne W przypadku tego zużycia ubytek materiału z powierzchni zaczyna się natychmiast po rozpoczęciu procesu tarcia i trwa przez cały okres użytkowania. Jest to charakterystyczne dla tarcia ślizgowego lub ślizgowo-tocznego. Adhezyjne -dynamiczne zczepienie I-go rodzaju zczepienie II-go rodzaju Charakterystyczne dla tarcia tocznego to przez bardzo długi okres nie ma ubytku materiału z powierzchni, a występują jedynie zmiany w warstwie wierzchniej dopiero po bardzo długim okresie tarcia zaczyna się ubytek materiału z powierzchni. I - docieranie II - normalna eksploatacja (wielokrotnie dłuższy od I) III - przyspieszenie zużycia (awaryjne) W okresie docierania intensywność zużycia jest max. a następnie się stabilizuje. Następuje dopracowywanie się powierzchni mających chropowatość pochodzenia produkcyjnego. W tym okresie rośnie rzeczywista powierzchnia styku obr. części, stabilizuje się stan naprężeń i odkształceń w warstwie wierzchniej. II - Intensywność zużywania jest stała, niewielka III - Zaczyna się w chwili, gdy nastąpiło naruszenie normalnego zużywania w wyniku przekroczenia luzu charakterystycznego dla danej pary tnącej. Okres III bywa również określony jako przejścia od warstwy wierzchniej do rdzenia. Krzywe zużycia quasistatycznego: Kregielski wyróżnia: 1. Odkształcenie sprężyste materiału przez nierówności drugiego ma miejsce, gdy obciążenie i adhezja nie prowadzą do powstawnia w strefie styku naprężeń przewyższających granice plastyczności. Zużycie materiału możliwe jest tylko w wyniku zmęczenia tarciowego. (c•Re/E)^2 l-współczynnik n⇒∝ (do zniszczenia) 2.Odkształcenie plastyczne zachodzi, jeśli naprężenia w styku osiągają granice plestyczności ale materiał opływa zagłębione nierówności drugiego ciała. Zużycie ma charakter zmęczenia małocyklowego. ^2 1< n < ∝ c= 3 ÷ 6 3. Mikroskrawanie zachodzi wtedy, gdy naprężenie w strefie styku osiąga graniczne wartości. Proces zniszczenia zachodzi przy pierwszym zetknięciu się nierówności. - naprężenia styczne w połączeniu tarciowym. W tym przypadku n=1 Niszczenie adhezyjnego połączenia tarciowego bez przeniesienia materiału nie prowadzi bezpośrednio do zniszczeń, ale zmienia wartości naprężeń w strefie styku ułatwiając procesy zmęczeniowe. i n⇒∝ Nie ma przemieszczeń materiału Odrywanie kohezyjne zachodzi wtedy gdy wytrzymałość połączenia tarciowego jest wyższa od wytrzymałości leżącego głębiej materiału. Zachodzi wtedy głębokie wyrywanie i zużycie występuje przy pierwszych oznakach oddziaływania. Zużycie ścierne istnieje, gdy ubytek materiału warstwy wierzchniej jest spowodowany oddziaływaniem cząstek wskutek mikroskrawania, rysowania lub bruzdowania wówczas istnieje plastyczne odkształcenie czyli bruzdowanie wówczas skrawanie (mikroskrawanie) wówczas rysowanie Warunkiem koniecznym występowania zużycia ściernego jest większa twardość ciała wywołującego zużycie od twardości ciała zużywanego. Formy zużycia ściernego: 1.Ścieranie przez ziarna umocowane -współpraca materiałów ściernych (pilnik, osełka) z drugą powierzchnią (technolog.) -obrazuje zużywanie się materiałów 2.Ścieranie w obecności ścierniwa ,gdy w węźle tarcia ziarna mogą zagłębiać się w powierzchnię i stawać się umocowanymi , mogą się też przetaczać i ulegać rozdrobnieniu 3.Ścieranie w masie ściernej , gdy w elementach roboczych maszyn drogowych i górniczych Wyróżnia się również 2 formy zużycia ściernego: 1.Z przewagą niszczenia mechaniczno-chemicznego (plast.odkształcenie ) warstwy wierzchniej , jej utlenianie i niszczenie 2.Z przewagą niszczenia mechanicznego (procesy niszczenia doraźne ) - 1 forma H - twardość; m - metal; ś - ścierniwo. po I formie: Ra = 0,04 1,25 m Głębokość niszczonej warstwy 2•10^-7[m] Temperatura warstwy wierzchniej do 50°C Zmiany składu chemicznego: powstanie roztworów i eutektyk Względny wzrost twardości 2 ÷ 3 Współczynnik zwiększenia objętości warstwy wierzchniej 1.05÷1.08 Naprężenia: ściskające i rozciągające sposób niszczenia - kruche - plastyczne po II formie: Ra=0.16÷5 [μm] głębokość niszczenia warstwy do 2•10^-4 [m] temperatura do 50°C zmiany chemiczne - brak względny wzrost twardości: do 1.5 współczynnik zwiększenia objętości: 1 naprężenia: ściskające sposób niszczenia: plastyczno-kruche Wzór Chruszczowa-Babiczewa: Iz - intensywność zużycia ściernego k - wsp. zużycia ściernego N - obciążenie H -twrdość Hipoteza Spurra-Neweomba: E - moduł Younga wpływ własności materiału: 1. Twardość Iwz=b • H - względna odporność na zużycie 2. Wpływ stosunku twardości ścierniwa do twardości metalu: im większy tym zużycie intensywniejsze 3. Substancja smarująca - wzrost lepkości substancji smarującej prowadzi do zmniejszenia intensywności zużycia. Istnieje granica wzrostu powyżej, której efekt może być odwrotny. Ze wzgl. na wzrost temperatury tarcia w smarze o dużej lepkości występuje wzrost temperatury i lepkość może się obniżyć. 4. Wpływ atmosfery: dostarcza pył, który powoduje wzrost zużycia ściernego; powoduje również utlenianie powierzchni, co w przypadku braku pyłu zmniejsza zużycie ścierne. 5. Wpływ prędkości - cechą charakterystyczną zużycia ściernego jest znikomo mały wpływ prędkości na zużycie. 6. Wpływ obciążenia - zużycie liniowe jest wprost proporcjonalne do obciążeń zl=o•p•Δs 7. Wpływ temperatury - ilość ciepła, jaka wytwarza się w procesie ścierania jest niewielka. Przeciwdziałania zużyciu ściernemu: - elementy wykonywać z materiałów odpornych na ścieranie - stosowanie materiałów o odpowiedniej różnicy twardości - zmiany konstrukcyjne - dobór dodatków do smarów - odpowiednia filtracja powietrza, oleju itd. - przestrzeganie warunków obciążalności węzłów tarcia Zużycie adhezyjne to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej ciał współpracujących w wyniku powstawania i rozrywania połączeń adhezyjnych Występuje gdy: 1. w czasie rozruchu urządzeń 2. w przypadku zakłóceń w dostarczaniu oleju 3. we wszystkich przypadkach smarowania granicznego 4. przy zastosowaniu oleju o zbyt małej lepkości 5. przy nadmiernych prędkościach i przeciążeniach 6. w warunkach tarcia suchego Dzielimy na: I-go rodzaju ( na zimno ) - między wierzchołkami powierzchni zachodzą połączenia adhezyjne oraz na natychmiastowe rozerwanie tych połączeń. w warunkach większych prędkości i obciążeń wierzchołki są doprowadzane do stanu ciastowatego lub ulegają topieniu. W efekcie między nierównościami powstają mikropołączenia. Ten rodzaj nosi nazwę zużycia II-go rodzaju czyli na gorąco. Stan powierzchni przy zczepianiu I-go rodzaju: chropowatość Ra=10÷20 μm grubość niszczonej warstwy do0.5mm;temp. do100°C względny wzrost twardości do 2;naprężenia ściskające; charakterystyczne zniszczenia plastyczno-kruche Stan powierzchni dla II-go rodzaju: chrop. Ra=2.5÷5 μm; grubość zniszczonej warstwy - do 0.1 mm; temperatura warst. wierz. do 1500°C zmiany chemiczne i fazowe - hartowanie i odpuszczanie; wzgl. wzrost tward. - przy zahartowaniu m. do2, przy odpuszczaniu do 0.3; napręż. warstwy wierzch. ściskające i rozciągające charakter zniszczeń - plastyczne; procesy towarzyszące - utlenianie wysokotemperaturowe. Podczas zużycia II-go rodzaju zniszczenia zachodzą w cieńszej warstwie w porównaniu z I-go rodzaju. I rodzaju: Wzór Richarda: p - naciski Rpl - granica plastyczności V - objętość zużytej warstwy l - droga tarcia β - współczynnik wg. Hallinga: H - twardość wg. Yashimoto: tgθ - w modelu nierówności Wpływ substancji smarującej (lepkość, zmiany ze wzrostem temperatury ). Ważną rolę odgrywają dodatki chemiczne aktywne, sprzyjające tworzeniu warstwy granicznej. Wpływ atmosfery tarcia - tworzące się na powierzchni warstwy tlenków zapobiegają zczepianiu metali. Wpływ prędkości: w prędkośćiach od 0.025 ÷ 0.5 m/s - I rodzajod 0.5 ÷ 1.2 m/s - zużycie przez utlenianie od 1 ÷ 5 m/s II-go rodzaju Wpływ temperatury - wzrost nacisków i prędkości powoduje przyśpieszenie narastania efektu cieplnego. Podwyższona temperatura ułatwia zczepianie. Przeciwdziałanie zużyciu adhezyjnemu: I-go rodzaju: podwyższenie własności mechanicznych przez zgniot, hartowanie, nanoszenie pokryć elektrolitycznych, tworzenie ochronnych trwałych warstw niemetalurgicznych, tworzenie struktór wtórnych na powierzchni tarcia i w warstwie wierzchniej, dobór materiałów o małej skłonności do szczepiania. II-go rodzaju: uszlachetnianie składnikami stopowymi, specjalna obróbka cieplna, stwarzanie warunków obniżających pracę tarcia przez zmniejszenie wsp. tarcia, zmniejszanie temperatury powierzchni trących przez odpowiednie chłodzenie. Zużycie przez utlenianie: Jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające powstawaniu powierzchniowych ubytków materiału w wyniku tworzenia się i usuwania tlenków. Zużycie to polega na absorbcji tlenu do obszaru tarcia, dyfuzji tlenu w odkształcone sprężyście i plastycznie mikroobjętości, z jednoczesnym tworzeniem się roztworów i związków chemicznych metalu z tlenem, które następnie oddzielają się pod wpływem działania siły tarcia. Występujące przy tarciu tocznym i ślizgowym.W tarciu tocz. towarzyszy zużyciu zmęczeniowemu. Natomiast przy tarciu ślizgowym występuje przy tarciu płynnym oraz w warunkach tarcia granicznego. Jest to mało intensywny rodzaj zużycia. 1. Forma to powstawanie na powierzchni tarcia stałych roztworów tlenu i cienkich eutektyk jego związków z metalem. 2. Forma charakteryzuje się tworzeniem związków chemicznych metalu z tlenem (FeO, Fe2O3,Fe3O4) Przebieg zużycia przez utlenianie dzielimy na trzy etapy: 1. Odkształcanie i aktywizacja 2. Powstawanie struktur wtórnych 3. Niszczenie struktur wtórnych. Pierwszy rodzaj: Ra-0,01÷16 μm. Głębokość niszczonej warstwy 10÷30μm. Zmiany składu chemicznego - powstawanie roztworów i eutektyk. Współczynnik zwiększenia objętości 1,0÷1,05 Sposób niszczenia warstwy - plastyczny Drugi rodzaj - Ra=0,02÷0,32μm. Głębokość niszczonej warstwy 10÷100μm. Temperatura warstwy do 200°C Zmiany składu chemicznego - powstawanie tlenków Współczynnik zwiększenia objętości - 1,05 do 1,08 Sposób niszczenia warstwy wierzchniej plastyczno-krucha Naprężenia warstwy wierzchniej: ściskające lub rozciągające Procesy towarzyszące - mechaniczne niszczenie cząstkami ściernymi Twardość cząsteczki tlenków jest kilka do kilkunastu razy większa od twardości materiału podstawowego. Przy oddzielaniu takiej warstewki powstają twarde cząstki ścierne, często dużych rozmiarów, które intensyfikują proces zużycia ściernego. PITTING + SPALLING (zmęczeniowe) Zużycie zmęczeniowe - zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu mniejszych ubytków materiału w elementach o ruchu tocznym, lub toczno-ślizgowym. W wyniku cyklicznego działania obciążeń (spaliny) oraz dodatkowo wpływów substancji smarujących (pitting). Skutkami procesu zużycia zmęczeniowego warstwy wierzchniej są miejscowe ubytki materiału, a efektem zużycia zmęczeniowego objętościowego jest złam materiału. Złam zmęczeniowy objętościowy powstaje pod działaniem wielokrotnych makroskopowych odkształceń sprężystych, natomiast powierzchniowe pęknięcia zmęczeniowe występują przy tarciu. Wpływ geometrii powierzchni: tendencja do pittingu jest uzależniona od względnej wysokości nierówności obu kontaktujących się powierzchni. Rz - powierzchnia chropowata h - grubość elastohydrodynamicznego filmu olejowego Wpływ materiału: Odporność materiału wzrasta ze zwiększeniem wytrzymałości zmęczeniowej i granicy plastyczności. Zwiększenie odporności na pitting uzyskujemy przez zastosowanie nawęglania. Trwałość zmęczeniowa wyrażona liczbą cykli obciążenia jest odwrotnie proporcjonalna do trzeciej potęgi nacisku powierzchniowego. p^3 Przeciwdziałanie zużyciu: Materiały powinny się cechować: - dużą wytrzymałością zmęczeniową - dużą granicą sprężystości - dużą twardością - stabilnością mikrostruktury - małą wrażliwością na konsekwencje naprężeń - odpornością na korozję Pitting występuje w łożyskach tocznych, kołach zębatych, krzywkach wału rozrządu. Zużycie cierno-korozyjne (fretting) Jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu miejscowych ubytków w elementach poddanych działaniu drgań lub niewielkich poślizgów przy ruchu postępowo zwrotnym w wyniku cyklicznego działania obciążeń oraz agresywnego działania środowiska. Prędkość względna jest o wiele mniejsza niż dla innych form zużycia. Powierzchnie stykają się podczas cyklu współpracy, co sprawia, że produkty zużycia nie mogą wydostawać się ze strefy styku. Charakterystyczną cechą jest barwa produktu zużycia - produkty są bardziej czerwone niż produkty zwykłej korozji. Występuje: 1. Względny ruch powierzchni jest ograniczony konstrukcją węzła ciernego (połączenie na wcisk, śrubowe, nitowe, wpustowe). 2. Względny ruch powierzchni zachodzi okresowo (łożyska toczne, koła zębate, niektóre zawory) Produktami są tlenki o objętości od objętości metalu, z którego powstały. Rozmiary produktu zużycia wynoszą 0,01÷0,1 μm. (0,2÷2 μm.) Wzrost twarości zwiększa odporność na zużycie przez fretting. Wada tego wpływu może być różna. Chropowatość - im mniejsza chropowatość tym większe są zniszczenia prze fretting. Parametr horyzontalny: Zaobserwowano znacznie większe zużycie dla powierzchni o chropowatości typu „b”. Substancja smarująca - może utrudniać dostęp tlenu, wymywać produkt zniszczenia, zmniejszać współczynnik tarcia. Atmosfera - warunkiem występowania frettingu jest obecność tlenu. Liczba cykli - zależność między objętością zużytego materiału z liczbą cykli charakteryzuje się początkowo znacznym przyrostem zużycia dla większej ilości cykli ma charakter liniowy. N- liczba cykli Obciążenie - przy założeniu stałości amplitudy poślizgów obserwuje się liniową zależność zużycia przez fretting od obciążenia. Amplituda - zależność ma charakter liniowy z=f(A) Częstotliwość - przy małych (< od 1000 cykli/min) zużycie jest tym większe im mniejsza częstotliwość. Wpływ temperatury - nie jest jednoznaczny - występująca temperatura powoduje zmniejszenie zużycia w powietrzu oraz wzrost w atmosferach agresywnych. Przeciwdziałanie - ogólną metodą jest doskonalenie konstrukcji: - zapewnianie minimalnego współczynnika tarcia - stosowanie olejów o małej lepkości - stosowanie pokryć metalicznych - stosowanie pokryć niemetalicznych (fosforowanie) - wytwarzanie naprężeń ściskających (śrutowanie) Zużycie erozyjne -rozumiemy zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu miejscowych ubytków materiału w wyniku mechanicznego i korozyjnego oddziaływania cząstek ciał stałych i cieczy o dużej energii kinetycznej (maszyny przepływowe) - łopatki turbin i sprężarek, rurociągi, filtry cyklonowe itp. W pojazdach sprzęgła hydrokinetyczne, przekładnie hydrokinetyczne, czasem w układzie tłok-cylinder. Zużycie kawitacyjne - kawitacja - zachodzące w cieczy zjawiska tworzenia i zaniku pęcherzyków wypełnionych parą tej cieczy przy wzroście i spadku ciśnienia. Występuje - zewnętrzne powierzchnie tulei mokrych. Zachodzi w miejscu zwężenia przestrzeni koszulki wodnej. Zapobieganie zużyciu - zwiększenie grubości tulei, zmiana warunków pracy układu TPC, może też zużyć się wałek pompy wody silnika. Przebieg - z chwilą przejścia cieczy zawierającej pęcherzyki gazów do obszarów wysokiego ciśnienia (zwężenie) następuje kondensacja pary. Ciecz z dużą prędkości i energią wypełnia pęcherzyki powodując działanie udarowe. Kawitacja powstaje gdy istnieją duże prędkości przepływu cieczy lub w wyniku drgań cieczy o wysokiej częstotliwości. Zużycie korozyjne- procesy starzenia zachodzące w wyniku fizykochemicznego oddziaływania środowiska na części pojazdów mechanicznych. Korozja: - chemiczna - oddziaływanie na metal suchych gazów przy wysokich temperaturach lub cieczy (nie elektrolitów) - elektrochemiczna - proces niszczenia metali zachodzący w elektrolitach na skutek przepływu prądu elektrycznego W obecności elektrolitu powstają ogniwa galwaniczne pomiędzy dwoma różnorodnymi metalami, składnikami lub kryształami metalu, powłoką metaliczną a rdzeniem części, zanieczyszczeniem a metalem, warstwą tlenu a metalem. Ogniwo galwaniczne powstałe między metalami jest tym aktywniejsze im dalej od siebie w szeregu napięciowym znajdują się metale. Metal bardziej elektrododatni tworzy anodę i ulega rozpuszczeniu. Przyspieszone zużywanie się części 1 W procesie docierania - tarcie graniczne przekształca się w mieszane i płynne, zużywanie się części przebiega z malejącą intensywnością. 2 Przy niewłaściwej eksploatacji - nieprzestrzeganie okresów obsługi technicznej. - przeciążenie, -przegrzanie, - niewłaściwe smarowanie 3 Po przekroczeniu wielkości zużycia granicznego - prowadzi z reguły do przyspieszonego zużycia. Przyczyną może być - zanik filmu olejowego -pogorszenie warunków smarowania - obciążenia dynamicznego - niewłaściwe zazębienie - odchylenia od wymaganego układu osi z płaszczyznami części. 4 Przy nie dotrzymaniu warunków technicznych montażu: -złe wielkości luzów - niewspółosiowość - nierównoległość - nieprostopadłość - złe wyważenie statyczne i dynamiczne części wirujących. Uszkodzenia części Uszkodzenia różnią się od zużycia tym, że część traci całkowicie przydatność do dalszej eksploatacji. Uszkodzenia mogą być : 1.eksploatacyjne -zatarcie części-pęknięcie chłodnicy , kadłuba, głowicy -uszkodzenie śrub mocujących koło w wyniku niedokręcenia 2. przypadkowe -zły stan techniczny i nieostrożna jazda kierowców 3.wady konstrukcyjne i technol. -urwanie się korbowodu z powodu spiętrzenia naprężeń w miejscu przejścia od trzonka korbowodu do stopy. Trwałość pojazdu Jest to zdolność do zachowania normalnych wartości istotnych właściwości eksploatacyjnych w czasie. Trwałość jest funkcją T= f [ X(t), W(t), D(t) ] X(t)-intensywność starzenia fizycznego pojazdu W(t)-widmo wymuszeń fizycznego starzenia pojazdu D(t)-odporność elementów pojazdu na działanie widma wymuszeń Miarą wymuszania starzenia fizycznego może być np. liczba przejechanych kilometrów. Wszystkie elementy z jakich zbudowany jest pojazd można podzielić na te, dla których charakterystyczna jest trwałość normalna i chwilowa. Do elementów o trwałości chwilowej zaliczamy np. żarówki, bezpieczniki itp. Miarą trwałości normalnej jest średni czas eksploatacji do osiągnięcia stanu fizycznego starzenia. Wyznaczony z góry czas użytkowania pojazdu po upływie którego gorsze użytkowanie jest niedopuszczalne określa się jako resurs (zapas trwałości). Zmiana stanu technicznego pojazdu jest procesem przypadkowym i może być rozpisana za pomocą różnych rozkładów. Niezawodnością pojazdu mechanicznego i jego zespołów nazywamy prawdopodobieństwo poprawnej pracy w danych warunkach i w określonym czasie. T- czas pracy bezawaryjnej R(t)=P. (T >t)- niezawodność f(t)- funkcja gęstości prawdopodobieństwa rozkładu Prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy obiektu w okresie czasu t 0< R(t)< 1 λ(t)= f(t)/R(t) - warunkowe prawdopodobieństwo uszkodzenia w chwili czasu t, pod warunkiem , że do tej chwili obiekt pracował bez uszkodzenia. Niezawodność pojazdów mechanicznych jest charakteryzowana przez : poprawność działania, trwałość, naprawialność. Wskaźniki trwałości - średni przebieg do pierwszego po naprawie, średni przebieg do chwili złomowania, resurs. Naprawialność jest charakteryzowana przez: średnią pracochłonność obsługi technicznej , średnią pracochłonność naprawy, średni efektywny czas postoju samochodu w naprawie. Cele badań niezawodności: -tworzenie racjonalnego systemu -tworzenie racjonalnego systemu produkcji i dystrybucji części -opracowanie normatywów międzyobsługowych -poprawa konstrukcji Struktura pojazdu Jest uwarunkowana wzajemnym rozmieszczeniem jego elementów , kształtem, wymiarami elementów, rodzajem połączeń elementów, rodzajem współpracy. Struktura może być opisana zbiorem parametrów : X= (xi), xi- może być np.: -odległość elementów -usytuowanie, zużycie, podatność Wyróżniamy 4 stany eksploatacji pojazdu: stan sprawności- żaden z parametrów struktury nie przekroczy wartości dopuszczalnej stan niesprawności- min 1 z parametrów struktury przekroczy wartość dopusz. stan zdatności- stan, gdy dowolny parametr nie osiągnął wart. granicznej stan niezdatności- min 1 parametr osiągnął wart. graniczną. Stanem granicznym pojazdu nazywamy taki jego stan, przy którym dalsza jego eksploatacja staje się niemożliwa. Max. Dopuszczalne zużycie, przy którym eksploatacja jest możliwa , lecz staje się nieopłacalna. Wartości graniczne są ustalone wg kryteriów, które można podzielić na 3 grupy: 1.kryterium techniczno- konstrukcyjne a. funkcjonalne- działanie mechanizmów i układów, jakość pracy b. techniczne- wielkość zużycia, wytrzymałość zmęczeniowa, szczelność Kryterium techn- konstrukcyjne są to takie przypadki , gdy stan techniczny jest zdeformowany niemożliwością spełnienia przez zespół założonych funkcji 2.kryterium eksploatacyjne a. ekonomiczne- wartość dochodu, koszty użytkowania, obsługi i naprawy b. gotowości zespołów i pojazdów- współ. gotowości technicznej c. poziomu technicznego i eksploatacji d. ekologiczne 3.kryterium socjologiczne a. nauk prawnych b. praw rynku c. mody d. ekonomiczno- estetyczne Oznaką stanu granicznego jest wielkość prawdopodobieństwa poprawnej pracy równe np. 0,5 Stan graniczny można określić w oparciu o współ. gotowości technicznej Kt= T/T+Tn czas efektywnej pracy pojazdu Tn- czas pobytu w naprawie Jeśli przyjąć że każdy dzień efektywnej pracy przynosi czysty dochód α , a każdy dzień pobytu w naprawie przynosi czyste straty β , to granica celowego zakresu eksploatacji pojazdu będzie równa : α*T ≥ β*Tn Tn= α*T/β ⇒Kt= = Do oceny stanu technicznego pojazdu i jego zespołów stosowana jest diagnostyka techniczna. S(t)= Sp+ V*t^α S(t)- wartość diagnostycznego parametru stanu Sp- wartość początkowa par. diagnostycznego V- szybkość zmian parametru diagnostycznego na jednostkę miary starzenia t- czas α- wykładnik zmian potęgi α= 1÷1,6 Podstawowe symptomy diagnostyczne: 1.Efektywność pracy ( pomiar mocy efektywnej na kołach, siły napędowej, czasu i drogi rozpędu, zużycia paliwa) 2.Opory (straty) wewnętrzne - przyśpieszenie wału korbowego, straty mechaniczne, sprawność. 3.Szczelność zespołów - ciśnienie sprężania, podciśnienie dolotu. 4.Stan cieplny - temperatura wody, oleju. 5.Poziom drgań. 6.Stan materiałów eksploatacyjnych 7.Wielkości eksploatacyjne- kąt wyprzedzenia zapłonu, geometria kół jezdnych Stanem granicznym skojarzenia jest taki jego stan techniczny, po osiągnięciu którego dalsza eksploatacja skojarzenia staje się niemożliwa. W skojarzeniu, które osiągnęło stan graniczny, części mogą znajdować się w stanie granicznym lub pośrednim Stan graniczny dla niektórych skojarzeń można określić w sposób analityczny lub doświadczalny. Stan graniczny części jest to stan, po osiągnięciu którego część ulega kasacji. Kryteria określania dopuszczalnych zużyć części: -dopuszczalne wymiary części -graniczne wytrzymałość części -graniczna intensywność zużycia części -graniczny koszt eksploatacji części. Warstwa wierzchnia elementów maszyn. Warstwę wierzchnią materiału stanowi warstwa ograniczona zewnętrzną powierzchnią przedmiotu i wewnętrzną powierzchnią znajdującą się w głębi materiału w pewnej odległości od powierzchni. Warstwa ta wykazuje odmienne właściwości fizyczne i chemiczne w stosunku do położenia materiału Wewnętrzna granica warstwy wierzchniej jest wyznaczona przez punkty, w których występują graniczne wartości tej cechy warstwy wierzchniej, których grubość jest największa. Budowa warstwy wierzchniej. 1-zanieczyszczenie powierzchni metalu gazami, parami, wodą. 2-adsorbowane tlenki, azotki, siarczki metali. 3-krystolity zniszczone obróbką. 4-metal odkształcony plastycznie i steksturowany 5-metal odkształcony plastycznie 6-metal odkształcony sprężyści 7-rdzeń-metal o strukturze nienaruszonej obróbką. Podstawowymi elementami warstwy wierzchniej są: -powierzchnia warstwy wierzchniej, -strefy warstwy wierzchniej w głębi materiału pod powierzchnią rzeczywistą. PN jako elementy oceny warstwy wierzchniej zawiera: -fotografię powierzchni z opisem jej wad, -ocenę chropowatości powierzchni(wykres udziału nośnego,Ra), -strukturę metalograficzną warstwy wierzchniej, -rozkład mikrotwardości, -rozkład naprężeń wewnętrznych. Analiza struktury geometrycznej powierzchni. Nierówność powierzchni oceniamy jako: -błędy kształtu(nierówności I-go rodzaju), -błędy falistości(nierówności II-go rodzaju), -błędy chropowatości(nierówności III-go rodzaju). Powierzchnia z wyraźnie ukierunkowaną strukturą geometryczną nazywa się powierzchnią o strukturze anizotropowej;bez ukierunkowania-o strukturze izotropowej. Parametry wysokościowe: Ra, Rtm,Rt Parametry horyzontalne: S Sm Wykres udziału nośnego, wykres zliczeń liczby pierwiastków, wykres rozkładu rzędnych profilu. Dodatkowo wyznacza się funkcję autokorelacji i funkcję gęstości widmowej. Charakterystyka falistości Falistość jest to zbiór okresowo powtarzających się nierówności, charakteryzujących się tym, że wysokość nierówności jest zawsze co najmniej 40-to krotnie mniejsza od średniego odstępu między wierzchołkami. Parametry falistości -wysokość falistości -średni odstęp falistości Charakterystyka wad struktury geometrycznej powierzchni: a)przerwy w ciągłości ukierunkowania lub w charakterze struktury geometrycznej -skazy, -rysy, -pęknięcia. b)błędy kształtu -odchylenie liniowości -odchylenie okrągłości Mikrostruktura warstwy wierzchniej jest charakteryzowana przez podanie faz stałych, składników mikrostruktur oraz ziaren w fazach. Optyczny obraz mikrostruktury uzyskuje się metodami mikroskopii optycznej i elektronowej. Do wielkości mechanicznych zalicza się: -twardość, -naprężenia własne. Twardość stanowi cechę materiału określającą opór materiału na odkształcenie spowodowane działaniem penetratora. Metody pomiaru twardości różnią się kształtem penetratora, siłą włączania penetratora. W zależności od siły oddziaływania penetratora: -makrotwardość-pow 10N -mezotrwardość-1-10N -mikrotwardość-poniżej 1N Mikrotwardość powinna być mierzona na przekroju warstwy wierzchniej, prostopadle do rdzenia materiału, na zgładach skośnych, itd. W rutynowych badaniach mikrotwardości stosuje się metodę Vickersa lub Knoopa. Naprężenia własne lub wewnętrzne są to naprężenia istniejące w strefach warstwy wierzchniej po zakończeniu procesu technologicznego części. Dokonując prezentacji wyników należy podać rodzaj naprężeń(ściskające lub rozciągające),kierunek naprężeń,metodę pomiaru naprężeń własnych. Wyróżniamy następujące rodzaje naprężeń: I-go rodzaju(równoważne w obszarach wspomnianych z wymiarami materiału w skali makro). II-go rodzaju równoważące się w obszarach odpowiadających ziarnom III-go rodzaju i mniejszym. Metody pomiaru: Naprężenia wewnętrzne są mierzone metodą usuwania następnych warstw przez trawienie chemiczne lub elektrochemiczne i pomiar odkształceń próbki,lub metodą rentgenowską-opartą na efekcie dyfrakcji promieniowania w sieci kryształów badanego materiału. Wpływ stanu warstwy wierzchniej na zużycie. Wpływ chropowatości. Powierzchnie zbyt gładkie źle utrzymują smar, który może zostać wyciśnięty co powoduje metaliczny styk i zużycie adhezyjne. Powierzchnie o dużej chropowatości zaczepiają o siebie powodując duże zużycie ścierne, w związku z tym powierzchnie muszą być gładkie na tyle aby mogły utrzymać warstwę smaru. ”Optymalna” powierzchnia tworzy się w wyniku docierania. Najkorzystniej jest aby powierzchnia po obróbce miała chropowatość zbliżoną do powierzchni dotartej, wówczas czas docierania skraca się, jak również zużycie części. Optymalna chropowatość pow.Ra=0,1-1,25 Przy względnym kierunku ruchu równoległym do śladów obróbki powstaje korzystny układ podczas tarcia przy małych naciskach i prędkościach, gdy jeden z elementów układu jest nasycony smarem. Przy dużych naciskach i prędkościach należy unikać równoległych śladów obróbki. Najlepsza jest struktura bezkierunkowa. W odróżnieniu od pierwotnej chropowatości, której oddziaływanie szybko się zmniejsza na skutek tworzenia się chropowatości eksploatacyjnej wpływ falistości występuje zwykle w całym okresie eksploatacji maszyn. Zbyt wysoka falistość powoduje większe zużycie oraz zmniejszenie rzeczywistej powierzchni styku. Stan naprężeń własnych ma wpływ na odporność na zużycie ścierne. Obecność naprężeń ściskających poprawia odporność na zużycie. Wpływ utwardzania na odporność na ścieranie nie jest jednakowy, jednak uważa się że im większa twardość metalu, tym bardziej jest on odporny na zużycie, zwłaszcza w warunkach smarowania. W warunkach tarcia suchego niekiedy obserwuje się wzrost zużycia ze wzrostem twardości. Zmniejszenie intensywności zużycia(technologiczne) Zużycie ścierne: -zwiększenie twardości warstwy wierzchniej powyżej twardości pyłów ściernych osiąga się to przez nawęglanie, napawanie, pokrycia galwaniczne np. chromowanie -poprawa smarowania Zużycie adhezyjne: -zwiększenie twardości i zmniejszenie plastyczności warstwy wierzchniej -bardzo skuteczne smarowanie -zmniejszenie obciążeń -fizykochemiczna ochrona warstwy wierzchniej polegająca na stosowaniu pokryć niemetalicznych(nasiarczanie, fosforowanie, oksydowanie, emaliowanie) Zużycie cieplne(adh II): -zwiększenie odporności cieplnej elementów trących(odp.azot i obr.cieplna) -powłoki i pokrycia -zmniejszenie ilości ciepła powstającego w strefie współpracy Wpływ stanu warstwy wierzchniej na wytrzymałość zmęczeniową. Wpływ chropowatości: 50-70% im gładsza tym mniejsze karby i mikrokarby - wytrzymałość większa. Promień zaokrąglenia wgłębień -im większy tym wytrzymałość większa 30-50%-utwardzenie ma duży wpływ na wytrzymałość zmęczeniową. Jest wprostproporcjonalny od twardości oraz granicy plastyczności. Głębokość utwardzenia również wywiera wpływ-powinna być 0,1-0,2 10-70% wprowadzenie naprężeń ściskających poprawia wytrzymałość zmęczeniową, rozciągających-pogarsza. Odporność korozyjna chropowatość: -im mniejsza nierówność powierzchni tym odporniejsza na korozję. naprężenia: -ściskające-poprawiają odporność na korozję chemiczną. Uważa się że materiały w których zalegają naprężenia są bardziej skłonne do korozji elektrochemicznej. Utwardzanie przez zgniot: obniża odporność na korozje. Istota i cel obróbki powierzchniowej 1. Zwiększenie trwałości części maszyn 2. Zwiększenie niezawodności dzięki większej jednorodności warstwy 3. Zmniejszenie ciężaru i objętości części maszyn 4. Zmniejszenie kosztów materiałowych przez zastąpienie materiałów tańszymi 5. Ułatwienie wykonania wstępnych operacji procesu technologicznego 6. Zwiększenie walorów estetycznych powierzchni 7. Nadanie powierzchni pewnych właściwości fizycznych Klasyfikacja metod obróbki powierzchniowej (Jako podstawowe kryterium przyjęto wpływ na wymiary przedmiotu) 1. ubytkowa 2. bezubytkowa -utwardzająca (przyrost twardości spowodowany zmianą struktury) - dyfuzyjna - występuje zmiana składu chemicznego warstwy wierzchniej na skutek procesów dyfuzyjnych 3. przyrostowa Metody obróbki ubytkowej mają na celu poprawę gładkości powierzchni oraz dokładności wymiarowo-kształtowej. Dzieli się na: 1. wiórową - toczenie diamentowe, wytaczanie diamentowe, frezowanie gładkościowe 2. ścierną - gładzenie, dogładzanie, docieranie, polerowanie(tarczowe, taśmowe, strumieniowe, wibracyjne, magnetyczne) Spośród różnych metod obróbki skrawaniem stosowane jest najczęściej toczenie bardzo dokładne umożliwiające uzyskanie bardzo małej chropowatości powierzchni. Stosuje się materiały twarde typu diament naturalny, syntetyczny, azotek boru (np. toczenie diamentowe tłoka) Polerowanie - obr. gładkościowa której celem jest zmniejszenie chropowatości powierzchni, nadanie jej połysku oraz częściowa zmiana cech warstwy wierzchniej. Polega na wypełnianiu wgłębień nierówności przez pokrycie ich warstwą metalu o strukturze bezpostaciowej. Odmiany polerowania: - tarczowe - za pomocą tarczy elastycznej, która pod naciskiem deformuje się, a po odjęciu nacisku powracają do pierwotnego kształtu. Taśma jest wykonana z filcu, wojłoku, sukna oraz naklejona materiałami ściernymi typu diament, węglik boru, azotek boru. - polerowanie taśmowe -naciągnięta między rolkami taśma ścierna napięta jest przez jedną z rolek i przesuwając się z prędkością 1040 [m/s], natomiast przedmiot obrabiany otrzymuje ręcznie lub mechanicznie dosuw. - strumieniowe -ziarna ścierne rozpędzane w strudze cieczy i gazu nabierają takiej energii kinetycznej, że wykonują pracę skrawania i odkszt. plastycznie warstwę skrawaną - wibracyjne -mechaniczno-chemiczne usuwanie materiału z obrabianej powierzchni a także wygładzanie nierówności przez plastyczne odkształcenie - magnetyczne -usuwanie cząstek materiału z powierzchni oraz wyrównywanie nierówności poprzez plastyczne odkształcanie ziarn proszkiem magnetycznym ściernym, który pod działaniem pola magnetycznego zagęszcza się i przylega do powierzchni. Polerowanie stosuje się dla: - czopów i krzywek wałka rozrządu - czopów wału korbowego Honowanie (gładzenie) -jest to obróbka powierzchniowa stosowana do obróbki otworów cylindrycznych, za pomocą specjalnej głowicy na której zamocowane są osełki ścierne. Głowica podczas obróbki wykonuje ruch posuwisto-zwrotny oraz jednocześnie ruch obrotowy. Honowanie stosuje się głównie do obróbki cylindrów, otworów w łbie i stopie korbowodu. W celu skrócenia okresu docierania cylindrów stosuje się gładzenie wstępne, a następnie wykańczające. Docieranie -sposób obróbki powierzchniowej, ściernej luźnym ścierniwem, w którym rolę ostrzy skrawających spełniają proszki ścierne dostarczone w postaci zawiesiny w cieczy lub paście, znajdujące chwilowe oparcie w dociskaczu spełniającym funkcję części chwytowej narzędzia. Stosuje się do pierścieni tłokowych. Dogładzanie oscylacyjne -ścierna obróbka powierzchniowa, usuwa się drobne nierówności, powstałe po poprzedniej obróbce za pomocą pilników ściernych wykonujących ruch oscylacyjny. Stosowanie: dogł. czopów, krzywek Obróbka elektrochemiczna -muszą być przewodnikami, materiały zanurzone w przewodzącym elektrycznie roztworze, proces elektrolizy. Obróbki bezubytkowe utwardzające - nagniatanie - hartowanie powierzchniowe - obr. cieplno-mechaniczna - laserowa NAGNIATANIE -polega na plastycznym deformowaniu warstwy wierzchniej przez nacisk w temp otoczenia przy użyciu narzędzi o twardości większej niż twardość powierzchni obrabianej. Wskutek wywieranej przez narzędzie odkształceń sprężysto-plastycznych następuje zgniot warstwy wierzchniej oraz zmiana orientacji kierunkowej ziarn metalu. Wyróżniamy statyczne (siły nagniatania są stałe i działają statycznie), oraz dynamiczne (siły są zmienne i działają dynamicznie) Statyczne: - naporowe toczne -ruch obrotowy elementów nagniatających, które toczą się po obrabianej powierzchni przedmiotu pod obciążeniem statycznym działających sił (krążkowanie, kulowanie, rolkowanie) - naporowa ślizgowe -element nagniatający twardy i gładki jest dociskany do powierzchni obrabianej z odpowiednią siłą wskutek ruchu względnego przesuwa się po obr. przedmiocie powodując wywieranie tarcia ślizgowego Dynamiczne -celem jest umocnienie warstwy ściernej - odśrodkowe -cyklicznie skoncentrowane uderzenia powierzchni przez elementy mogące przemieszczać się promieniowo w gniazdach głowicy nagniatającej (obrotowe, impulsowe, mimośrodowe, strumieniowe) - strumienie kulkowe -strumień stalowych, żeliwnych lub innych kulek poruszających się z dużą prędkością nadaną przez czynnik mechaniczny (pneumokulowanie, wibracje) NAWĘGLANIE -wałki rozrządu, popychacze, koła zębate AZOTOWANIE -koła rozrządu, wały korbowe, tuleje cylindrowe, wały rozrządu NASIARCZANIE -tuleje cylindrowe CHROMOWANIE DYFUZYJNE -warstwa nasycona chromem charakteryzuje się dużą odpornością korozyjną w wysokiej temperaturze ok.1000 ^oC. ALUMINIOWANIE -nasycenie warstwy wierzchniej Al w celu zwiększenia odporności na utlenianie w wysokiej temperaturze, oraz odporności na korozję atmosferyczną. KRZEMOWANIE -zwiększa się odporność na zużycie i korozję BOROWANIE -pozwala uzyskać dużą odporność na ścieranie, korozję i temp. Stosuje się chromowanie pierścieni, denka tłoka stalowego IMPLANTACJA JONOWA -każdy pierwiastek może być wprowadzony do warstwy wierzchniej dowolnego ciała stałego umieszczonego w komorze próżniowej, z wykorzystaniem strumienia jonów o dużej prędkości, mających dużą energię. Podział obróbki powierzchniowej przyrostowej 1 powłoki metalowe a. galwaniczne -cynkowanie, niklowanie, kadmowanie b. chemiczne -chromowanie, niklowanie c. natryskowe -płomieniowe, elektrołukowe, plazmowe, indukcyjne d. ogniowe -cynkowe, cynowe, aluminiowe e. napawane -gazowe, elektrołukowe, elektrożużlowe, plazmowe 2. powłoki konwersyjne 3. powłoki niemetalowe - emalierskie - lakierowe a. naniesione pędzlem b. zanurzane c. polewane strumieniem d. natryskiwane - z tworzyw sztucznych - inne a) grafitowe b)eksploatacyjne c) powłoki konserwacyjne Powłoki galwaniczne Galwaniczne osadzanie powłok odbywa się w specjalnych wannach w których przedmiot obrabiany jest katodą, natomiast anodą jest materiał pokrycia. Mogą być również stosowane anody nieroztapialne. Materiał pokrycia dodawany jest do elektrolitu w postaci soli i uzupełniany. Obie elektrody są zanurzone w odpowiednim elektrolicie i podłączone do źródła prądu stałego. Wszystkie powłoki galwaniczne cynkowe stosowane są do ochrony powierzchni stalowych przed korozją. Powłoki kadmowe są trwałe (lepsze od Zn), ale Cd jest drogi, wykonuje się rzadko Miedziowanie podwarstwa pod nikiel i chrom oraz w celu ochrony przed nawęglaniem Niklowanie powłoki ochronno-dekoracyjne Chromowanie miękkie - do osłony przed korozją twarde - w celu zwiększenia odporności na zużycie. Powłoki Powłoki Chemiczne Nakładanie powiek odbywa się w pojemniku zawierającym roztwór soli nakładany na metal. Procesy osadzania metalu z roztworu zachodzą tylko na następujących metalach : Ni,Co,Fe ,Al. Powłoki natryskowe Metoda natryskowa stosowana jest głównie do regeneracij zużytych części maszyn-czopów ,wałów ,łożysk itp.Istota procesu polega na roztopieniu metalu ,rozpyleniu go i skierowaniu go za pomocą sprężonego powietrza na materiał. Wyróżniamy natryskiwanie -płomieniowe(pistolet)-materiał powłokowy podawany jest do pistoletu i strumień tlenu kierowany do dyszy, jako gaz palny stosuje się acetylen propan. -elektrołukowe przez prowadnice podaje 2 druty między ich końcówkami jarzy się łuk elektryczny. Strumień sprężonego powietrza odrywa z elektrod roztopione cząstki metalu i kieruje je na podłoże. -plazmowe - przy nagrzewaniu pow. powyżej 1300C następuje jego dysocjacja i przejście w stan atomowy. Podczas podwyższania temp. następuje oderwanie elektronów i jonizacja gazu. W plazmotronach łuk jarzy się między przedmiotem obrabianym a elektrodą wolframową. -indukcyjne- drut na wyjściu z prowadnicy jest roztopiny za pomocą wysoko- -częstotliwościowego induktora i kierowany na podłoże sprężonym powietrzem - detonacyjne Powłoki ogniowe Przez zanurzanie części stalowych lub żeliwnych w ciekłym niskotopliwym metalu i wyciągnięcie po krótkim czasie zanurzenia (Zn,Sn,Al,Pb). Powłoki napawane w trakcie napawania pręt podawany ulega stopieniu w łuku elektrycznym lub płomieniu gazowym i jest nakładany jednocześnie na roztopione podłoże tworząc strukt. metaliczną. -acetylen -tlen -łukowe ,elektrodą otuloną(temp. łuku roztapia podłoże) -łukowe elektrodą nietopliwą (wprowadza się dodatkowy materiał) -łukowe elektrodą topliwą(w osłonie argonu tlenu CO2) -łukiem krytym -żużlowe (stopienie mat. dodatkowego ciekłym żużlem) -plazmowe(stopienie w łuku plazmowym) Inne powłoki metalowe -cierne -miedzi brązu mosiądzu na stali lub żeliwie .W tech. występuje zjawisko szczepiania i przenoszenia mat . podczas tarcia. Powłoki konwersyjne Nieorganiczne wytwarzane na powierzchni metali w wyniku działania roztworów powodujących przemianę warstwy wierzchniej nierozpuszczalne w wodzie związki tworzące warstwę o charakterze ochronnym (fosforowanie) Powłoki kołnierzowe Szeroko stosowane w celu ochrony przed korozją atmosferyczną oraz do nadania wyrobom estetycznego wyglądu. - pędzlem - polewanie wielostrumieniowe - natryskowe pneumatyczne (pistolet) - natryskowe hydrodynamiczne - natryskowe elektrostatyczne Powłoki z tworzyw sztucznych Substancje o konsystencji proszków past i farb Inne powłoki niemetalowe -grafitowe - naniesione pistoletem grafit + mat. wiążący (płaszcze tłoków) -konserwacyjne -eksploatacyjne Zastosowanie Natryskowe : czopy wałów , koła zębate rozrządu , wałki pompy olejowej popychacze zaworów. Metody pomiaru zużycia części 1.Metoda pomiarów metrycznych - duże wartości zużyć możliwe do zastosowania gdy występuje deformacja 2. Metody sztucznych baz - polegają na nacięciu na powierzchni badanej rowka lub odciśnięciu wgłębienia w postaci stożka .Wadą jest spiętrzenie materiału wokół rysy.Dla części nowych mierzy się średnicę odcisku przy docieraniu. 3. Profilografowa - stosuje się przy bardzo małych zużyciach (mniejszych niż chropowatość początkowa) Określa się na podstawie parametrów Rt , Rtm 4. Wagowa - polega na pomiarze masy elementu przed i po próbie pracy Stosuje się do elementów , których ciężar jest niewielki - np. pierścienie tłoków , panewki. 5. Metoda chemiczna - pomiar składu chemicznego oleju 6. Metoda izotopowa - polega na wprowadzeniu do części trących wkładek napromieniowanych i następnie pomiarze radioaktywności oleju. Procesem technologicznym naprawy - nazywamy część procesu produkcyjnego stanowiącego kompleks czynności wykonywanych w ściśle określonej kolejności przez wyspecjalizowanych robotników w celu przywrócenia sprawności technicznej poj. mech. Wszystkie operacje procesu technologicznego dzielimy na operacje podstawowe związane bezpośrednio z naprawą pojazdów oraz pomocnicze. Do podstawowych oper. zaliczamy: 1 prace demontażowe 2 mycie 3 weryfikacja 4 regeneracja 5 produkcja części 6 kompletowanie 7 montaż 8 badanie zespołów 9 malowanie 10 kontrola jakości Do pomocniczych procesów zaliczamy: 1) transport 2) magazynowanie 3) obsługa i naprawy oprzyrządowania 4) produkcja i naprawy narzędzi zaopatrzenie energetyczna ZASADY PRZYJMOWANIA POJ. DO NAPRAWY Do naprawy przyjmowane są pojazdy: 1 po wyczerpaniu normy przebiegu, między naprawcze 2 Po awarii lub wypadku drogowym 3 Po dłuższym okresie przechowywania Mycie zewnętrzne może być ręczne (szczotki, skrobaki). Mycie zespołów- stosuje się skrobaki, szczotki druciane. Demontaż pojazdu na zespoły - jest procesem technologicznym podziału pojazdu na składowe elementy konstrukcyjne. Błędy przy demontażu: 1 stosowanie złych narzędzi 2 brak oprzyrządowania 3 stosowanie nieprzewidzianych ruchów roboczych 4 demontaż zespołów nie oczyszczonych 5 nieprzestrzeganie określonej kolejności demontażu 6 niestosowanie wstępnego rozluźnienia połączeń. Klasyfikacja części: Głównym celem jest określenie stanu technicznego poszczególnych części i stopnia ich dalszej przydatności. Części są segregowane na trzy grupy: 1 nadające się do montażu 2 wymagające regeneracji 3 wybrakowane Do weryfikacji może służyć metoda defektoskopii elektromagnetycznej. Metody usuwania skutków zużycia: 1 wymiana części 2 stosowanie części o wymiarach naprawczych 3 wymiana fragmentu części (tulejowanie otworów) 4 regeneracja części (odtwarzanie kształtów geometrycznych i wymiarów, usuwanie uszkodzeń) Do metod regeneracji zaliczamy: napawanie, nanoszenie powłok galwanicznych, metalizacja natryskowa, nanoszenie powłok z tworzyw sztucznych. Docieranie zespołów - końcowy etap procesu technologicznego produkcji lub naprawy, w trakcje którego części dopasowują się do siebie. Kompletowanie części - gromadzenie, selekcja, dobór ilościowy i jakościowy części, zaopatrzenie w części stanowisk montażowych. BADANIE ZESPOŁÓW I PODZESPOŁÓW PO NAPRAWIE Stanowiska można podzielić na: 1 bez obciążenia 2 pod obciążeniem (z hamulcem) Pracochłonność poszczególnych etapów 1 mycie zewnętrzne 1% 2 demontaż 4-5 % 3 mycie części 1-2 % 4 weryfikacja 1 % 5 regeneracja 30-40 % 6 kompletowanie 1 % 7 montaż 38 % 8 docieranie 2 % 9 malowanie 5 % 10 inne 10 % Metody organizacji naprawy pojazdów mechanicznych: 1 indywidualne - polega na zdjęciu z pojazdu wymagających naprawy podzespołów i części, i po naprawie kierowane są z powrotem do tego samego pojazdu. 2 wymiany zespołów - zespół bazowy nie oczekuje na naprawę zdjętych z niego zespołów. Po naprawie zespołu bazowego montuje się na nim zespoły pobierane z magazynów.

TARCIE Tarcie - jest to zjawisko przeciwdziałające ruchowi skontaktowanych ciał. Tarcie może być: -pozytywne, pożądane w zespołach tj. sprzęgła, hamulce, paski klinowe, przekładnie -negatywne stwarza opory ruchu a przez to i zużycie części współpracujących np. łożyska tłoki pierścienie Ze względu na rodzaj ruchu: - spoczynkowe - ruchowe Tarcie spoczynkowe określa się jako opór przeciwdziałający przemieszczeniu się skontaktowanych ciał pozostających w spoczynku np. na sprzęgle przy braku poślizgu. Siła tarcia daje odpowiedni moment na sprzęgle umożliwiający przeniesienie momentu obrotowego od silnika na koła pojazdu i na hamulce. Współczynnik tarcia spoczynkowego jest większy od wsp. tarcia ruchowego. Tarcie ruchowe występuje wówczas gdy dwa ciała przemieszczają się ślizgając się lub tocząc względem siebie. Ze względu na cechy ruchu: - ślizgowe - toczne - wiertne Tarcie ślizgowe przy którym dla różnej od zera prędkości względnej w punkcie styku wartości {P} obu skontaktowanych ciał są różne. Przy tym tarciu wszystkie pkt. rzeczywiste powierzchni styku ślizgają się po sobie np. łożysko ślizgowe, ukł. tłok, cylinder, sprzęgła. Tarcie toczne przy którym prędkości obu ciał w punkcie styku są równe a ruch jednego ciała względem drugiego powoduje obrót ciała wokól osi przechodzącej przez punkt styku i leżącej w płaszczyźnie stycznej obu ciał. Opory tarcia tocznego są mniejsze od ślizgowego np. łożysko toczne i przeładnie zębate. Tarcie wiertne jest wywołane obrotem ciała wokół osi prostopadłej do powierzchni tarcia. Podział ze względu na rodzaj styku: - suche - płynne - mieszane - graniczne Tarcie suche występuje w skojarzeniach w których, praktycznie nie występuje doprowadzanie smaru np. przeguby gąsienicy ciągników, resory samochodów, hamulce. Przy tarciu suchym wydziela się zawsze dużo ciepła. Ciepło to nagrzewa warstwę wierzchnią do wysokiej temperatury prowadząc do spadku wytrzymałości, wzrostu intensywności zużywania, a w skrajnym przypadku do zatarcia. Tarcie płynne-polega na tym, że powierzchnie są oddzielone od siebie warstwą smaru o grubości większej niż 0,5μm a ruch cieczy jest podporządkowany prawom hydrodynamiki. Opory ruchu i współczynnik tarcia jest mały. np. łożyska korbowodowe, Tarcie mieszane- polega na tym, że powierzchnie są oddzielone warstwą smaru dostateczną do tego aby styk powierzchni ograniczał się do najwyższych wierzchołków chropowatości np. układy rozrządu, cylinder pierścień Tarcie graniczne - w wyniku szeregu prac odkryto, że istnieją pewne substancje których warstwy są wyjątkowo odporne na wysokie naciski. Tarcie występujące wówczas nazywamy tarciem granicznym. Grubość smaru 0.1-0.5μm. Warstwa graniczna przy obfitym dopływie smaru zapewnia odnowienie warstwy zniszczonej w wyniku nagrzania chroni części przed zużywaniem. Tarcie graniczne zapewniają różne substancje dodawane do smaru np. grafit lub dwusiarczek molibdenu. Zdolność smaru do tworzenia warstw granicznych nazywa się smarnością. Hipotezy tarcia suchego: 1.Hipoteza mechaniczna Prawo Amontonsa T=μ N T-siła tarcia N - siła skierowana prostopadle do pow. tarcia μ- współczynnik tarcia Wzór Coulomba T=A+μN A-siła adhezji Teoria pokonywania nierówności powierzchni: współczynnik tarcia nie zależy od N siła A nie zalezy od rzeczywistego pola styku Wzór Boudena: teoria tworzenia i niszczenia zczepień, opory tarcia są sumą oporów ścinania nierówności zczepionych i przepychania odkształconego materiału. 2.Teorie molekularne Tomlinsona - opory tarcia są oporami przyciągania molekularnego. Dieriagina - cechy teorii pokonywania chropowatości molekularnej, nie uwzględnia własności materiałów. 3. Teoria mechaniczno-molekularna Kłagielski - tarcie jest sumą pokonywania zczepień, chropowatości i przyciągania molekularnego. SMAROWANIE Nazwą smarowanie przywykło - się określać czynności wprowadzania smaru do przestrzeni między trącymi częściami maszyny lub zespołu. Zadania smarowania: -zmniejszenie tarcia -chłodzenie powierzchni -ochrona przed korozją W praktyce eksploatacji samochodów stosuje się smary płynne, maziste lub stałe. Smarami nazywamy substancje charakteryzujące się : -małym tarciem wewnętrznym oraz zdolnością do przylegania do powierzchni tarcia -zdolnością do tworzenia warstw granicznych czyli smarności Wszędzie tam gdzie warunki wymagają stworzenia b. małych oporów tarcia, przy częściach silnie obciążonych i trących się z dużymi prędkościami w warunkach wydzielania dużych ilości ciepła stosuje się smarowanie olejami. W innych przypadkach np. łożyska układu kierowania oraz tam gdzie konstrukcja nie zapewnia zamkniętej obudowy stosuje się smary maziste. Smary stałe stosuje się jako dodatek do olejów, smarów mazistych pracujących w niedogodnych warunkach. Cechy smarów: - gęstość - lepkość dla smarów płynnych - penetracja dla smarów mazistych - smarność - charakterystyczne temperatury: krzepnięcia (oleje), kroplenia i topnienia (maziste) - intensywność starzenia Gęstość- stosunek masy do objętości Lepkość jest miarą tarcia wewnętrznego cieczy - im większa jest lepkość tym wolniej ciecz wypływać będzie z otworu o ustalonej średnicy. Lepkość maleje ze wzrostem temperatury. Penetracją określa się możliwość wciskania w smar mazisty pod znormalizowanym obciążeniem metalowego stożka. Im twardszy smar tym mniejsza wartość penetracji. Penetracja wzrasta ze wzrostem temperatury. Smarność oleju jest to odporność na przerywanie warstwy granicznej utworzonej przez olej. Najlepsze własności smarne mają olej Hipoidalny i smar grafitowy. Możliwości zastosowania smarów ograniczają krytyczne temperatury. W wyniku dostatecznie niskiej temperatury olej krzepnie tracąc swe właściwości. Smar mazisty przestaje spełniać swe zadanie gdy przechodzi w stan płynny. Temperatura kroplenia jest to temp. w której spływa pierwsza kropla płynu z próbki smaru mazistego. Starzeniem nazywa się skłonność smaru do utraty początkowych własności fizykochemicznych i mechanicznych. Smar traci własności ochraniające części przed tarciem i korodowaniem. W wyniku starzenia zachodzi wyraźne zwiększenie liczby kwasowej, rośnie zawartość popiołu, sadzy, zanieczyszczeń mechanicznych oraz maleje lepkość. Przydatność smaru określa się poprzez badania zużyciowe. Smary stosowane do łożysk tocznych i przekładni zębatych, które powinny zapewniać tworzenie warstw granicznych badane są na specjalnym przyrządzie (aparat czterokulkowy) Za jego pomocą można zbadać czas pracy po którym następuje zatarcie lub nacisk , przy którym następuje zatarcie. W okresie początkowym następuje wzrost własności użytkowych. Rośnie w nim zawartość substancji smarnych co poprawia warunki pracy. Podział smarowania: W układach trybologicznych pojazdu silnikowego występuje smarowanie przy tarciu płynnym i przy tarciu granicznym. Smarowanie przy tarciu płynnym charakteryzują następujące własności: 1.Grubość filmu olejowego 10^-1-10^-2[μm] 2.War. smarowania zależne są od własności czynnika smarującego kształtu szczeliny olejowej i ruchu powierzchni. 3.Warunki smarowania są niezależne od własności elementów układu z wyjątkiem: -własności sprężystych jeśli powodują zmianę kształtu szczeliny smarnej -własności termicznych jeśli wpływają na temperaturę filmu olejowego 4.Tarcie w układzie nie podlega klasycznym prawom tarcia 5. Współczynnik tarcia określa własności smaru Smarowanie przy tarciu granicznym określają: 1. Typowa granica filmu olejowego 10^-6 [mm] 2. Wartości smarowania (nośność grubość i wytrzymałość filmu olejowego) zależne są od molekularnych własności smaru i elementów układu trybologicznego 3. War. smarowania są niezależne od kształtu i prędkości przemieszczania się ciał jeżeli nie wpływają one na temperaturę generowaną w procesie tarcia 4. Tarcie podlega klasycznym prawom tarcia Współczynnik tarcia osiąga wartości od 0.05 do 0.1 Tarcie płynne: 1. Smarowanie hydrostatyczne przy którym czynnik smarujący wtłaczany jest pod ciśnieniem między powierzchnie tarcia. W maszynach typu stacyjnego gdzie nacisk jednostkowy jest stały w czasie poduszkę smarową wytwarza się na drodze hydrostatycznej tłocząc do odpowiedniej przestrzeni między powierzchniami smar pod takim ciśnieniem aby nacisk normalny był zrównoważony. 2. Smarowanie hydrodynamiczne: (HD), przy którymprzepływ czynnika smarującego jest uwarunkowany względnym ruchem tych powierzchni. Ciśnienie w takiej warstwie smaru powstaje gdy: - istnieje odpowiednia różnica prędkości względnej - między powierzchniami zostaje wprowadzony czynnik smarujący o odpowiedniej lepkości - powierzchnie tarcia tworzą szczelinę zbieżną o odpowiednim kącie nachylenia - pomiędzy powierzchniami istnieje dostateczny luz Współczynnik tarcia wynosi około 10^-3 3.Smarowanie elastohydrodynamiczne przy którym występują odkształcenia powierzchni tarcia i jednoczesny wzrost lepkości wskutek wzrostu ciśnienia w filmie olejowym w strefie styku Współczynnik tarcia 5•10^-2 W tych warunkach pracują układy trybologiczne, w których styk ma charakter punktowy lub liniowy (łoż. toczne, przekł. zębate itp.) Występują: -odkształcenia współpracujących ciał -zmiany lepkości czynnika pod wpływem ciśn ZUŻYCIA: Starzeniem fizycznym nazywamy procesy fizykochemiczne zachodzące w materiałach części pojazdów mechanicznych na skutek otoczenia powodujące nieodwracalne zmiany wymiarów i własności użytkowych. Zużywaniem nazywamy proces stopniowego niszczenia części pod wpływem czynników fizykochemicznych działających przez cały okres użytkowania części. Charakterystyki zużywania Intensywność liniowa: In=h/s = h/v•t=Vz/V h - grubość oddzielonej warstwy s - droga tarcia Intensywności masowe: Im=m/s m - masa części Intensywność objętościowa Iv=v/s; v - objętość Szybkość zużywania to zmiana wymiaru liniowego w jednostce czasu V2=h/t wg E. Rabinowicz: Podstawowe formy zużycia - adhezyjne - ścierne - korozyjne - zmęczenie powierzchniowe drugorzędne: - fretting - kawitacja - erozja wg. H. B. Peterson: - adhezja - niszczenie powierzchniowe - oderwanie - zmęczenie - skrawanie - stopienie - deformacje plastyczne - zatarcie wg. B. Kostecki: - normalne mechanochemiczne przez utlenianie ścierne - patologiczne: - zczepienia I-go i II-go rodzaju - fretting - mechaniczne zużycie ścierne - zmęczenie przy toczeniu - korozja - kawitacja - erozja wg. I. W. Kragielski: - zmęczeniowe niszczenie warstw wierzchnich przy sprężystym lub plastycznym charakterze odkształceń w strefach rzeczywistego kontaktu oraz doraźne oddzielanie materiału przez mikroskrawanie. W literaturze zachodniej występuje jeszcze podział zużycia na słabe i intensywne oraz zerowe i mierzalne. 2 grupy: ścierne; quasistatyczne; utlenianie adhezyjne W przypadku tego zużycia ubytek materiału z powierzchni zaczyna się natychmiast po rozpoczęciu procesu tarcia i trwa przez cały okres użytkowania. Jest to charakterystyczne dla tarcia ślizgowego lub ślizgowo-tocznego. Adhezyjne -dynamiczne zczepienie I-go rodzaju zczepienie II-go rodzaju Charakterystyczne dla tarcia tocznego to przez bardzo długi okres nie ma ubytku materiału z powierzchni, a występują jedynie zmiany w warstwie wierzchniej dopiero po bardzo długim okresie tarcia zaczyna się ubytek materiału z powierzchni. I - docieranie II - normalna eksploatacja (wielokrotnie dłuższy od I) III - przyspieszenie zużycia (awaryjne) W okresie docierania intensywność zużycia jest max. a następnie się stabilizuje. Następuje dopracowywanie się powierzchni mających chropowatość pochodzenia produkcyjnego. W tym okresie rośnie rzeczywista powierzchnia styku obr. części, stabilizuje się stan naprężeń i odkształceń w warstwie wierzchniej. II - Intensywność zużywania jest stała, niewielka III - Zaczyna się w chwili, gdy nastąpiło naruszenie normalnego zużywania w wyniku przekroczenia luzu charakterystycznego dla danej pary tnącej. Okres III bywa również określony jako przejścia od warstwy wierzchniej do rdzenia. Krzywe zużycia quasistatycznego: Kregielski wyróżnia: 1. Odkształcenie sprężyste materiału przez nierówności drugiego ma miejsce, gdy obciążenie i adhezja nie prowadzą do powstawnia w strefie styku naprężeń przewyższających granice plastyczności. Zużycie materiału możliwe jest tylko w wyniku zmęczenia tarciowego. (c•Re/E)^2 l-współczynnik n⇒∝ (do zniszczenia) 2.Odkształcenie plastyczne zachodzi, jeśli naprężenia w styku osiągają granice plestyczności ale materiał opływa zagłębione nierówności drugiego ciała. Zużycie ma charakter zmęczenia małocyklowego. ^2 1< n < ∝ c= 3 ÷ 6 3. Mikroskrawanie zachodzi wtedy, gdy naprężenie w strefie styku osiąga graniczne wartości. Proces zniszczenia zachodzi przy pierwszym zetknięciu się nierówności. - naprężenia styczne w połączeniu tarciowym. W tym przypadku n=1 Niszczenie adhezyjnego połączenia tarciowego bez przeniesienia materiału nie prowadzi bezpośrednio do zniszczeń, ale zmienia wartości naprężeń w strefie styku ułatwiając procesy zmęczeniowe. i n⇒∝ Nie ma przemieszczeń materiału Odrywanie kohezyjne zachodzi wtedy gdy wytrzymałość połączenia tarciowego jest wyższa od wytrzymałości leżącego głębiej materiału. Zachodzi wtedy głębokie wyrywanie i zużycie występuje przy pierwszych oznakach oddziaływania. Zużycie ścierne istnieje, gdy ubytek materiału warstwy wierzchniej jest spowodowany oddziaływaniem cząstek wskutek mikroskrawania, rysowania lub bruzdowania wówczas istnieje plastyczne odkształcenie czyli bruzdowanie wówczas skrawanie (mikroskrawanie) wówczas rysowanie Warunkiem koniecznym występowania zużycia ściernego jest większa twardość ciała wywołującego zużycie od twardości ciała zużywanego. Formy zużycia ściernego: 1.Ścieranie przez ziarna umocowane -współpraca materiałów ściernych (pilnik, osełka) z drugą powierzchnią (technolog.) -obrazuje zużywanie się materiałów 2.Ścieranie w obecności ścierniwa ,gdy w węźle tarcia ziarna mogą zagłębiać się w powierzchnię i stawać się umocowanymi , mogą się też przetaczać i ulegać rozdrobnieniu 3.Ścieranie w masie ściernej , gdy w elementach roboczych maszyn drogowych i górniczych Wyróżnia się również 2 formy zużycia ściernego: 1.Z przewagą niszczenia mechaniczno-chemicznego (plast.odkształcenie ) warstwy wierzchniej , jej utlenianie i niszczenie 2.Z przewagą niszczenia mechanicznego (procesy niszczenia doraźne ) - 1 forma H - twardość; m - metal; ś - ścierniwo. po I formie: Ra = 0,04 1,25 m Głębokość niszczonej warstwy 2•10^-7[m] Temperatura warstwy wierzchniej do 50°C Zmiany składu chemicznego: powstanie roztworów i eutektyk Względny wzrost twardości 2 ÷ 3 Współczynnik zwiększenia objętości warstwy wierzchniej 1.05÷1.08 Naprężenia: ściskające i rozciągające sposób niszczenia - kruche - plastyczne po II formie: Ra=0.16÷5 [μm] głębokość niszczenia warstwy do 2•10^-4 [m] temperatura do 50°C zmiany chemiczne - brak względny wzrost twardości: do 1.5 współczynnik zwiększenia objętości: 1 naprężenia: ściskające sposób niszczenia: plastyczno-kruche Wzór Chruszczowa-Babiczewa: Iz - intensywność zużycia ściernego k - wsp. zużycia ściernego N - obciążenie H -twrdość Hipoteza Spurra-Neweomba: E - moduł Younga wpływ własności materiału: 1. Twardość Iwz=b • H - względna odporność na zużycie 2. Wpływ stosunku twardości ścierniwa do twardości metalu: im większy tym zużycie intensywniejsze 3. Substancja smarująca - wzrost lepkości substancji smarującej prowadzi do zmniejszenia intensywności zużycia. Istnieje granica wzrostu powyżej, której efekt może być odwrotny. Ze wzgl. na wzrost temperatury tarcia w smarze o dużej lepkości występuje wzrost temperatury i lepkość może się obniżyć. 4. Wpływ atmosfery: dostarcza pył, który powoduje wzrost zużycia ściernego; powoduje również utlenianie powierzchni, co w przypadku braku pyłu zmniejsza zużycie ścierne. 5. Wpływ prędkości - cechą charakterystyczną zużycia ściernego jest znikomo mały wpływ prędkości na zużycie. 6. Wpływ obciążenia - zużycie liniowe jest wprost proporcjonalne do obciążeń zl=o•p•Δs 7. Wpływ temperatury - ilość ciepła, jaka wytwarza się w procesie ścierania jest niewielka. Przeciwdziałania zużyciu ściernemu: - elementy wykonywać z materiałów odpornych na ścieranie - stosowanie materiałów o odpowiedniej różnicy twardości - zmiany konstrukcyjne - dobór dodatków do smarów - odpowiednia filtracja powietrza, oleju itd. - przestrzeganie warunków obciążalności węzłów tarcia Zużycie adhezyjne to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej ciał współpracujących w wyniku powstawania i rozrywania połączeń adhezyjnych Występuje gdy: 1. w czasie rozruchu urządzeń 2. w przypadku zakłóceń w dostarczaniu oleju 3. we wszystkich przypadkach smarowania granicznego 4. przy zastosowaniu oleju o zbyt małej lepkości 5. przy nadmiernych prędkościach i przeciążeniach 6. w warunkach tarcia suchego Dzielimy na: I-go rodzaju ( na zimno ) - między wierzchołkami powierzchni zachodzą połączenia adhezyjne oraz na natychmiastowe rozerwanie tych połączeń. w warunkach większych prędkości i obciążeń wierzchołki są doprowadzane do stanu ciastowatego lub ulegają topieniu. W efekcie między nierównościami powstają mikropołączenia. Ten rodzaj nosi nazwę zużycia II-go rodzaju czyli na gorąco. Stan powierzchni przy zczepianiu I-go rodzaju: chropowatość Ra=10÷20 μm grubość niszczonej warstwy do0.5mm;temp. do100°C względny wzrost twardości do 2;naprężenia ściskające; charakterystyczne zniszczenia plastyczno-kruche Stan powierzchni dla II-go rodzaju: chrop. Ra=2.5÷5 μm; grubość zniszczonej warstwy - do 0.1 mm; temperatura warst. wierz. do 1500°C zmiany chemiczne i fazowe - hartowanie i odpuszczanie; wzgl. wzrost tward. - przy zahartowaniu m. do2, przy odpuszczaniu do 0.3; napręż. warstwy wierzch. ściskające i rozciągające charakter zniszczeń - plastyczne; procesy towarzyszące - utlenianie wysokotemperaturowe. Podczas zużycia II-go rodzaju zniszczenia zachodzą w cieńszej warstwie w porównaniu z I-go rodzaju. I rodzaju: Wzór Richarda: p - naciski Rpl - granica plastyczności V - objętość zużytej warstwy l - droga tarcia β - współczynnik wg. Hallinga: H - twardość wg. Yashimoto: tgθ - w modelu nierówności Wpływ substancji smarującej (lepkość, zmiany ze wzrostem temperatury ). Ważną rolę odgrywają dodatki chemiczne aktywne, sprzyjające tworzeniu warstwy granicznej. Wpływ atmosfery tarcia - tworzące się na powierzchni warstwy tlenków zapobiegają zczepianiu metali. Wpływ prędkości: w prędkośćiach od 0.025 ÷ 0.5 m/s - I rodzajod 0.5 ÷ 1.2 m/s - zużycie przez utlenianie od 1 ÷ 5 m/s II-go rodzaju Wpływ temperatury - wzrost nacisków i prędkości powoduje przyśpieszenie narastania efektu cieplnego. Podwyższona temperatura ułatwia zczepianie. Przeciwdziałanie zużyciu adhezyjnemu: I-go rodzaju: podwyższenie własności mechanicznych przez zgniot, hartowanie, nanoszenie pokryć elektrolitycznych, tworzenie ochronnych trwałych warstw niemetalurgicznych, tworzenie struktór wtórnych na powierzchni tarcia i w warstwie wierzchniej, dobór materiałów o małej skłonności do szczepiania. II-go rodzaju: uszlachetnianie składnikami stopowymi, specjalna obróbka cieplna, stwarzanie warunków obniżających pracę tarcia przez zmniejszenie wsp. tarcia, zmniejszanie temperatury powierzchni trących przez odpowiednie chłodzenie. Zużycie przez utlenianie: Jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające powstawaniu powierzchniowych ubytków materiału w wyniku tworzenia się i usuwania tlenków. Zużycie to polega na absorbcji tlenu do obszaru tarcia, dyfuzji tlenu w odkształcone sprężyście i plastycznie mikroobjętości, z jednoczesnym tworzeniem się roztworów i związków chemicznych metalu z tlenem, które następnie oddzielają się pod wpływem działania siły tarcia. Występujące przy tarciu tocznym i ślizgowym.W tarciu tocz. towarzyszy zużyciu zmęczeniowemu. Natomiast przy tarciu ślizgowym występuje przy tarciu płynnym oraz w warunkach tarcia granicznego. Jest to mało intensywny rodzaj zużycia. 1. Forma to powstawanie na powierzchni tarcia stałych roztworów tlenu i cienkich eutektyk jego związków z metalem. 2. Forma charakteryzuje się tworzeniem związków chemicznych metalu z tlenem (FeO, Fe2O3,Fe3O4) Przebieg zużycia przez utlenianie dzielimy na trzy etapy: 1. Odkształcanie i aktywizacja 2. Powstawanie struktur wtórnych 3. Niszczenie struktur wtórnych. Pierwszy rodzaj: Ra-0,01÷16 μm. Głębokość niszczonej warstwy 10÷30μm. Zmiany składu chemicznego - powstawanie roztworów i eutektyk. Współczynnik zwiększenia objętości 1,0÷1,05 Sposób niszczenia warstwy - plastyczny Drugi rodzaj - Ra=0,02÷0,32μm. Głębokość niszczonej warstwy 10÷100μm. Temperatura warstwy do 200°C Zmiany składu chemicznego - powstawanie tlenków Współczynnik zwiększenia objętości - 1,05 do 1,08 Sposób niszczenia warstwy wierzchniej plastyczno-krucha Naprężenia warstwy wierzchniej: ściskające lub rozciągające Procesy towarzyszące - mechaniczne niszczenie cząstkami ściernymi Twardość cząsteczki tlenków jest kilka do kilkunastu razy większa od twardości materiału podstawowego. Przy oddzielaniu takiej warstewki powstają twarde cząstki ścierne, często dużych rozmiarów, które intensyfikują proces zużycia ściernego. PITTING + SPALLING (zmęczeniowe) Zużycie zmęczeniowe - zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu mniejszych ubytków materiału w elementach o ruchu tocznym, lub toczno-ślizgowym. W wyniku cyklicznego działania obciążeń (spaliny) oraz dodatkowo wpływów substancji smarujących (pitting). Skutkami procesu zużycia zmęczeniowego warstwy wierzchniej są miejscowe ubytki materiału, a efektem zużycia zmęczeniowego objętościowego jest złam materiału. Złam zmęczeniowy objętościowy powstaje pod działaniem wielokrotnych makroskopowych odkształceń sprężystych, natomiast powierzchniowe pęknięcia zmęczeniowe występują przy tarciu. Wpływ geometrii powierzchni: tendencja do pittingu jest uzależniona od względnej wysokości nierówności obu kontaktujących się powierzchni. Rz - powierzchnia chropowata h - grubość elastohydrodynamicznego filmu olejowego Wpływ materiału: Odporność materiału wzrasta ze zwiększeniem wytrzymałości zmęczeniowej i granicy plastyczności. Zwiększenie odporności na pitting uzyskujemy przez zastosowanie nawęglania. Trwałość zmęczeniowa wyrażona liczbą cykli obciążenia jest odwrotnie proporcjonalna do trzeciej potęgi nacisku powierzchniowego. p^3 Przeciwdziałanie zużyciu: Materiały powinny się cechować: - dużą wytrzymałością zmęczeniową - dużą granicą sprężystości - dużą twardością - stabilnością mikrostruktury - małą wrażliwością na konsekwencje naprężeń - odpornością na korozję Pitting występuje w łożyskach tocznych, kołach zębatych, krzywkach wału rozrządu. Zużycie cierno-korozyjne (fretting) Jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu miejscowych ubytków w elementach poddanych działaniu drgań lub niewielkich poślizgów przy ruchu postępowo zwrotnym w wyniku cyklicznego działania obciążeń oraz agresywnego działania środowiska. Prędkość względna jest o wiele mniejsza niż dla innych form zużycia. Powierzchnie stykają się podczas cyklu współpracy, co sprawia, że produkty zużycia nie mogą wydostawać się ze strefy styku. Charakterystyczną cechą jest barwa produktu zużycia - produkty są bardziej czerwone niż produkty zwykłej korozji. Występuje: 1. Względny ruch powierzchni jest ograniczony konstrukcją węzła ciernego (połączenie na wcisk, śrubowe, nitowe, wpustowe). 2. Względny ruch powierzchni zachodzi okresowo (łożyska toczne, koła zębate, niektóre zawory) Produktami są tlenki o objętości od objętości metalu, z którego powstały. Rozmiary produktu zużycia wynoszą 0,01÷0,1 μm. (0,2÷2 μm.) Wzrost twarości zwiększa odporność na zużycie przez fretting. Wada tego wpływu może być różna. Chropowatość - im mniejsza chropowatość tym większe są zniszczenia prze fretting. Parametr horyzontalny: Zaobserwowano znacznie większe zużycie dla powierzchni o chropowatości typu „b”. Substancja smarująca - może utrudniać dostęp tlenu, wymywać produkt zniszczenia, zmniejszać współczynnik tarcia. Atmosfera - warunkiem występowania frettingu jest obecność tlenu. Liczba cykli - zależność między objętością zużytego materiału z liczbą cykli charakteryzuje się początkowo znacznym przyrostem zużycia dla większej ilości cykli ma charakter liniowy. N- liczba cykli Obciążenie - przy założeniu stałości amplitudy poślizgów obserwuje się liniową zależność zużycia przez fretting od obciążenia. Amplituda - zależność ma charakter liniowy z=f(A) Częstotliwość - przy małych (< od 1000 cykli/min) zużycie jest tym większe im mniejsza częstotliwość. Wpływ temperatury - nie jest jednoznaczny - występująca temperatura powoduje zmniejszenie zużycia w powietrzu oraz wzrost w atmosferach agresywnych. Przeciwdziałanie - ogólną metodą jest doskonalenie konstrukcji: - zapewnianie minimalnego współczynnika tarcia - stosowanie olejów o małej lepkości - stosowanie pokryć metalicznych - stosowanie pokryć niemetalicznych (fosforowanie) - wytwarzanie naprężeń ściskających (śrutowanie) Zużycie erozyjne -rozumiemy zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu miejscowych ubytków materiału w wyniku mechanicznego i korozyjnego oddziaływania cząstek ciał stałych i cieczy o dużej energii kinetycznej (maszyny przepływowe) - łopatki turbin i sprężarek, rurociągi, filtry cyklonowe itp. W pojazdach sprzęgła hydrokinetyczne, przekładnie hydrokinetyczne, czasem w układzie tłok-cylinder. Zużycie kawitacyjne - kawitacja - zachodzące w cieczy zjawiska tworzenia i zaniku pęcherzyków wypełnionych parą tej cieczy przy wzroście i spadku ciśnienia. Występuje - zewnętrzne powierzchnie tulei mokrych. Zachodzi w miejscu zwężenia przestrzeni koszulki wodnej. Zapobieganie zużyciu - zwiększenie grubości tulei, zmiana warunków pracy układu TPC, może też zużyć się wałek pompy wody silnika. Przebieg - z chwilą przejścia cieczy zawierającej pęcherzyki gazów do obszarów wysokiego ciśnienia (zwężenie) następuje kondensacja pary. Ciecz z dużą prędkości i energią wypełnia pęcherzyki powodując działanie udarowe. Kawitacja powstaje gdy istnieją duże prędkości przepływu cieczy lub w wyniku drgań cieczy o wysokiej częstotliwości. Zużycie korozyjne- procesy starzenia zachodzące w wyniku fizykochemicznego oddziaływania środowiska na części pojazdów mechanicznych. Korozja: - chemiczna - oddziaływanie na metal suchych gazów przy wysokich temperaturach lub cieczy (nie elektrolitów) - elektrochemiczna - proces niszczenia metali zachodzący w elektrolitach na skutek przepływu prądu elektrycznego W obecności elektrolitu powstają ogniwa galwaniczne pomiędzy dwoma różnorodnymi metalami, składnikami lub kryształami metalu, powłoką metaliczną a rdzeniem części, zanieczyszczeniem a metalem, warstwą tlenu a metalem. Ogniwo galwaniczne powstałe między metalami jest tym aktywniejsze im dalej od siebie w szeregu napięciowym znajdują się metale. Metal bardziej elektrododatni tworzy anodę i ulega rozpuszczeniu. Przyspieszone zużywanie się części 1 W procesie docierania - tarcie graniczne przekształca się w mieszane i płynne, zużywanie się części przebiega z malejącą intensywnością. 2 Przy niewłaściwej eksploatacji - nieprzestrzeganie okresów obsługi technicznej. - przeciążenie, -przegrzanie, - niewłaściwe smarowanie 3 Po przekroczeniu wielkości zużycia granicznego - prowadzi z reguły do przyspieszonego zużycia. Przyczyną może być - zanik filmu olejowego -pogorszenie warunków smarowania - obciążenia dynamicznego - niewłaściwe zazębienie - odchylenia od wymaganego układu osi z płaszczyznami części. 4 Przy nie dotrzymaniu warunków technicznych montażu: -złe wielkości luzów - niewspółosiowość - nierównoległość - nieprostopadłość - złe wyważenie statyczne i dynamiczne części wirujących. Uszkodzenia części Uszkodzenia różnią się od zużycia tym, że część traci całkowicie przydatność do dalszej eksploatacji. Uszkodzenia mogą być : 1.eksploatacyjne -zatarcie części-pęknięcie chłodnicy , kadłuba, głowicy -uszkodzenie śrub mocujących koło w wyniku niedokręcenia 2. przypadkowe -zły stan techniczny i nieostrożna jazda kierowców 3.wady konstrukcyjne i technol. -urwanie się korbowodu z powodu spiętrzenia naprężeń w miejscu przejścia od trzonka korbowodu do stopy. Trwałość pojazdu Jest to zdolność do zachowania normalnych wartości istotnych właściwości eksploatacyjnych w czasie. Trwałość jest funkcją T= f [ X(t), W(t), D(t) ] X(t)-intensywność starzenia fizycznego pojazdu W(t)-widmo wymuszeń fizycznego starzenia pojazdu D(t)-odporność elementów pojazdu na działanie widma wymuszeń Miarą wymuszania starzenia fizycznego może być np. liczba przejechanych kilometrów. Wszystkie elementy z jakich zbudowany jest pojazd można podzielić na te, dla których charakterystyczna jest trwałość normalna i chwilowa. Do elementów o trwałości chwilowej zaliczamy np. żarówki, bezpieczniki itp. Miarą trwałości normalnej jest średni czas eksploatacji do osiągnięcia stanu fizycznego starzenia. Wyznaczony z góry czas użytkowania pojazdu po upływie którego gorsze użytkowanie jest niedopuszczalne określa się jako resurs (zapas trwałości). Zmiana stanu technicznego pojazdu jest procesem przypadkowym i może być rozpisana za pomocą różnych rozkładów. Niezawodnością pojazdu mechanicznego i jego zespołów nazywamy prawdopodobieństwo poprawnej pracy w danych warunkach i w określonym czasie. T- czas pracy bezawaryjnej R(t)=P. (T >t)- niezawodność f(t)- funkcja gęstości prawdopodobieństwa rozkładu Prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy obiektu w okresie czasu t 0< R(t)< 1 λ(t)= f(t)/R(t) - warunkowe prawdopodobieństwo uszkodzenia w chwili czasu t, pod warunkiem , że do tej chwili obiekt pracował bez uszkodzenia. Niezawodność pojazdów mechanicznych jest charakteryzowana przez : poprawność działania, trwałość, naprawialność. Wskaźniki trwałości - średni przebieg do pierwszego po naprawie, średni przebieg do chwili złomowania, resurs. Naprawialność jest charakteryzowana przez: średnią pracochłonność obsługi technicznej , średnią pracochłonność naprawy, średni efektywny czas postoju samochodu w naprawie. Cele badań niezawodności: -tworzenie racjonalnego systemu -tworzenie racjonalnego systemu produkcji i dystrybucji części -opracowanie normatywów międzyobsługowych -poprawa konstrukcji Struktura pojazdu Jest uwarunkowana wzajemnym rozmieszczeniem jego elementów , kształtem, wymiarami elementów, rodzajem połączeń elementów, rodzajem współpracy. Struktura może być opisana zbiorem parametrów : X= (xi), xi- może być np.: -odległość elementów -usytuowanie, zużycie, podatność Wyróżniamy 4 stany eksploatacji pojazdu: stan sprawności- żaden z parametrów struktury nie przekroczy wartości dopuszczalnej stan niesprawności- min 1 z parametrów struktury przekroczy wartość dopusz. stan zdatności- stan, gdy dowolny parametr nie osiągnął wart. granicznej stan niezdatności- min 1 parametr osiągnął wart. graniczną. Stanem granicznym pojazdu nazywamy taki jego stan, przy którym dalsza jego eksploatacja staje się niemożliwa. Max. Dopuszczalne zużycie, przy którym eksploatacja jest możliwa , lecz staje się nieopłacalna. Wartości graniczne są ustalone wg kryteriów, które można podzielić na 3 grupy: 1.kryterium techniczno- konstrukcyjne a. funkcjonalne- działanie mechanizmów i układów, jakość pracy b. techniczne- wielkość zużycia, wytrzymałość zmęczeniowa, szczelność Kryterium techn- konstrukcyjne są to takie przypadki , gdy stan techniczny jest zdeformowany niemożliwością spełnienia przez zespół założonych funkcji 2.kryterium eksploatacyjne a. ekonomiczne- wartość dochodu, koszty użytkowania, obsługi i naprawy b. gotowości zespołów i pojazdów- współ. gotowości technicznej c. poziomu technicznego i eksploatacji d. ekologiczne 3.kryterium socjologiczne a. nauk prawnych b. praw rynku c. mody d. ekonomiczno- estetyczne Oznaką stanu granicznego jest wielkość prawdopodobieństwa poprawnej pracy równe np. 0,5 Stan graniczny można określić w oparciu o współ. gotowości technicznej Kt= T/T+Tn czas efektywnej pracy pojazdu Tn- czas pobytu w naprawie Jeśli przyjąć że każdy dzień efektywnej pracy przynosi czysty dochód α , a każdy dzień pobytu w naprawie przynosi czyste straty β , to granica celowego zakresu eksploatacji pojazdu będzie równa : α*T ≥ β*Tn Tn= α*T/β ⇒Kt= = Do oceny stanu technicznego pojazdu i jego zespołów stosowana jest diagnostyka techniczna. S(t)= Sp+ V*t^α S(t)- wartość diagnostycznego parametru stanu Sp- wartość początkowa par. diagnostycznego V- szybkość zmian parametru diagnostycznego na jednostkę miary starzenia t- czas α- wykładnik zmian potęgi α= 1÷1,6 Podstawowe symptomy diagnostyczne: 1.Efektywność pracy ( pomiar mocy efektywnej na kołach, siły napędowej, czasu i drogi rozpędu, zużycia paliwa) 2.Opory (straty) wewnętrzne - przyśpieszenie wału korbowego, straty mechaniczne, sprawność. 3.Szczelność zespołów - ciśnienie sprężania, podciśnienie dolotu. 4.Stan cieplny - temperatura wody, oleju. 5.Poziom drgań. 6.Stan materiałów eksploatacyjnych 7.Wielkości eksploatacyjne- kąt wyprzedzenia zapłonu, geometria kół jezdnych Stanem granicznym skojarzenia jest taki jego stan techniczny, po osiągnięciu którego dalsza eksploatacja skojarzenia staje się niemożliwa. W skojarzeniu, które osiągnęło stan graniczny, części mogą znajdować się w stanie granicznym lub pośrednim Stan graniczny dla niektórych skojarzeń można określić w sposób analityczny lub doświadczalny. Stan graniczny części jest to stan, po osiągnięciu którego część ulega kasacji. Kryteria określania dopuszczalnych zużyć części: -dopuszczalne wymiary części -graniczne wytrzymałość części -graniczna intensywność zużycia części -graniczny koszt eksploatacji części. Warstwa wierzchnia elementów maszyn. Warstwę wierzchnią materiału stanowi warstwa ograniczona zewnętrzną powierzchnią przedmiotu i wewnętrzną powierzchnią znajdującą się w głębi materiału w pewnej odległości od powierzchni. Warstwa ta wykazuje odmienne właściwości fizyczne i chemiczne w stosunku do położenia materiału Wewnętrzna granica warstwy wierzchniej jest wyznaczona przez punkty, w których występują graniczne wartości tej cechy warstwy wierzchniej, których grubość jest największa. Budowa warstwy wierzchniej. 1-zanieczyszczenie powierzchni metalu gazami, parami, wodą. 2-adsorbowane tlenki, azotki, siarczki metali. 3-krystolity zniszczone obróbką. 4-metal odkształcony plastycznie i steksturowany 5-metal odkształcony plastycznie 6-metal odkształcony sprężyści 7-rdzeń-metal o strukturze nienaruszonej obróbką. Podstawowymi elementami warstwy wierzchniej są: -powierzchnia warstwy wierzchniej, -strefy warstwy wierzchniej w głębi materiału pod powierzchnią rzeczywistą. PN jako elementy oceny warstwy wierzchniej zawiera: -fotografię powierzchni z opisem jej wad, -ocenę chropowatości powierzchni(wykres udziału nośnego,Ra), -strukturę metalograficzną warstwy wierzchniej, -rozkład mikrotwardości, -rozkład naprężeń wewnętrznych. Analiza struktury geometrycznej powierzchni. Nierówność powierzchni oceniamy jako: -błędy kształtu(nierówności I-go rodzaju), -błędy falistości(nierówności II-go rodzaju), -błędy chropowatości(nierówności III-go rodzaju). Powierzchnia z wyraźnie ukierunkowaną strukturą geometryczną nazywa się powierzchnią o strukturze anizotropowej;bez ukierunkowania-o strukturze izotropowej. Parametry wysokościowe: Ra, Rtm,Rt Parametry horyzontalne: S Sm Wykres udziału nośnego, wykres zliczeń liczby pierwiastków, wykres rozkładu rzędnych profilu. Dodatkowo wyznacza się funkcję autokorelacji i funkcję gęstości widmowej. Charakterystyka falistości Falistość jest to zbiór okresowo powtarzających się nierówności, charakteryzujących się tym, że wysokość nierówności jest zawsze co najmniej 40-to krotnie mniejsza od średniego odstępu między wierzchołkami. Parametry falistości -wysokość falistości -średni odstęp falistości Charakterystyka wad struktury geometrycznej powierzchni: a)przerwy w ciągłości ukierunkowania lub w charakterze struktury geometrycznej -skazy, -rysy, -pęknięcia. b)błędy kształtu -odchylenie liniowości -odchylenie okrągłości Mikrostruktura warstwy wierzchniej jest charakteryzowana przez podanie faz stałych, składników mikrostruktur oraz ziaren w fazach. Optyczny obraz mikrostruktury uzyskuje się metodami mikroskopii optycznej i elektronowej. Do wielkości mechanicznych zalicza się: -twardość, -naprężenia własne. Twardość stanowi cechę materiału określającą opór materiału na odkształcenie spowodowane działaniem penetratora. Metody pomiaru twardości różnią się kształtem penetratora, siłą włączania penetratora. W zależności od siły oddziaływania penetratora: -makrotwardość-pow 10N -mezotrwardość-1-10N -mikrotwardość-poniżej 1N Mikrotwardość powinna być mierzona na przekroju warstwy wierzchniej, prostopadle do rdzenia materiału, na zgładach skośnych, itd. W rutynowych badaniach mikrotwardości stosuje się metodę Vickersa lub Knoopa. Naprężenia własne lub wewnętrzne są to naprężenia istniejące w strefach warstwy wierzchniej po zakończeniu procesu technologicznego części. Dokonując prezentacji wyników należy podać rodzaj naprężeń(ściskające lub rozciągające),kierunek naprężeń,metodę pomiaru naprężeń własnych. Wyróżniamy następujące rodzaje naprężeń: I-go rodzaju(równoważne w obszarach wspomnianych z wymiarami materiału w skali makro). II-go rodzaju równoważące się w obszarach odpowiadających ziarnom III-go rodzaju i mniejszym. Metody pomiaru: Naprężenia wewnętrzne są mierzone metodą usuwania następnych warstw przez trawienie chemiczne lub elektrochemiczne i pomiar odkształceń próbki,lub metodą rentgenowską-opartą na efekcie dyfrakcji promieniowania w sieci kryształów badanego materiału. Wpływ stanu warstwy wierzchniej na zużycie. Wpływ chropowatości. Powierzchnie zbyt gładkie źle utrzymują smar, który może zostać wyciśnięty co powoduje metaliczny styk i zużycie adhezyjne. Powierzchnie o dużej chropowatości zaczepiają o siebie powodując duże zużycie ścierne, w związku z tym powierzchnie muszą być gładkie na tyle aby mogły utrzymać warstwę smaru. ”Optymalna” powierzchnia tworzy się w wyniku docierania. Najkorzystniej jest aby powierzchnia po obróbce miała chropowatość zbliżoną do powierzchni dotartej, wówczas czas docierania skraca się, jak również zużycie części. Optymalna chropowatość pow.Ra=0,1-1,25 Przy względnym kierunku ruchu równoległym do śladów obróbki powstaje korzystny układ podczas tarcia przy małych naciskach i prędkościach, gdy jeden z elementów układu jest nasycony smarem. Przy dużych naciskach i prędkościach należy unikać równoległych śladów obróbki. Najlepsza jest struktura bezkierunkowa. W odróżnieniu od pierwotnej chropowatości, której oddziaływanie szybko się zmniejsza na skutek tworzenia się chropowatości eksploatacyjnej wpływ falistości występuje zwykle w całym okresie eksploatacji maszyn. Zbyt wysoka falistość powoduje większe zużycie oraz zmniejszenie rzeczywistej powierzchni styku. Stan naprężeń własnych ma wpływ na odporność na zużycie ścierne. Obecność naprężeń ściskających poprawia odporność na zużycie. Wpływ utwardzania na odporność na ścieranie nie jest jednakowy, jednak uważa się że im większa twardość metalu, tym bardziej jest on odporny na zużycie, zwłaszcza w warunkach smarowania. W warunkach tarcia suchego niekiedy obserwuje się wzrost zużycia ze wzrostem twardości. Zmniejszenie intensywności zużycia(technologiczne) Zużycie ścierne: -zwiększenie twardości warstwy wierzchniej powyżej twardości pyłów ściernych osiąga się to przez nawęglanie, napawanie, pokrycia galwaniczne np. chromowanie -poprawa smarowania Zużycie adhezyjne: -zwiększenie twardości i zmniejszenie plastyczności warstwy wierzchniej -bardzo skuteczne smarowanie -zmniejszenie obciążeń -fizykochemiczna ochrona warstwy wierzchniej polegająca na stosowaniu pokryć niemetalicznych(nasiarczanie, fosforowanie, oksydowanie, emaliowanie) Zużycie cieplne(adh II): -zwiększenie odporności cieplnej elementów trących(odp.azot i obr.cieplna) -powłoki i pokrycia -zmniejszenie ilości ciepła powstającego w strefie współpracy Wpływ stanu warstwy wierzchniej na wytrzymałość zmęczeniową. Wpływ chropowatości: 50-70% im gładsza tym mniejsze karby i mikrokarby - wytrzymałość większa. Promień zaokrąglenia wgłębień -im większy tym wytrzymałość większa 30-50%-utwardzenie ma duży wpływ na wytrzymałość zmęczeniową. Jest wprostproporcjonalny od twardości oraz granicy plastyczności. Głębokość utwardzenia również wywiera wpływ-powinna być 0,1-0,2 10-70% wprowadzenie naprężeń ściskających poprawia wytrzymałość zmęczeniową, rozciągających-pogarsza. Odporność korozyjna chropowatość: -im mniejsza nierówność powierzchni tym odporniejsza na korozję. naprężenia: -ściskające-poprawiają odporność na korozję chemiczną. Uważa się że materiały w których zalegają naprężenia są bardziej skłonne do korozji elektrochemicznej. Utwardzanie przez zgniot: obniża odporność na korozje. Istota i cel obróbki powierzchniowej 1. Zwiększenie trwałości części maszyn 2. Zwiększenie niezawodności dzięki większej jednorodności warstwy 3. Zmniejszenie ciężaru i objętości części maszyn 4. Zmniejszenie kosztów materiałowych przez zastąpienie materiałów tańszymi 5. Ułatwienie wykonania wstępnych operacji procesu technologicznego 6. Zwiększenie walorów estetycznych powierzchni 7. Nadanie powierzchni pewnych właściwości fizycznych Klasyfikacja metod obróbki powierzchniowej (Jako podstawowe kryterium przyjęto wpływ na wymiary przedmiotu) 1. ubytkowa 2. bezubytkowa -utwardzająca (przyrost twardości spowodowany zmianą struktury) - dyfuzyjna - występuje zmiana składu chemicznego warstwy wierzchniej na skutek procesów dyfuzyjnych 3. przyrostowa Metody obróbki ubytkowej mają na celu poprawę gładkości powierzchni oraz dokładności wymiarowo-kształtowej. Dzieli się na: 1. wiórową - toczenie diamentowe, wytaczanie diamentowe, frezowanie gładkościowe 2. ścierną - gładzenie, dogładzanie, docieranie, polerowanie(tarczowe, taśmowe, strumieniowe, wibracyjne, magnetyczne) Spośród różnych metod obróbki skrawaniem stosowane jest najczęściej toczenie bardzo dokładne umożliwiające uzyskanie bardzo małej chropowatości powierzchni. Stosuje się materiały twarde typu diament naturalny, syntetyczny, azotek boru (np. toczenie diamentowe tłoka) Polerowanie - obr. gładkościowa której celem jest zmniejszenie chropowatości powierzchni, nadanie jej połysku oraz częściowa zmiana cech warstwy wierzchniej. Polega na wypełnianiu wgłębień nierówności przez pokrycie ich warstwą metalu o strukturze bezpostaciowej. Odmiany polerowania: - tarczowe - za pomocą tarczy elastycznej, która pod naciskiem deformuje się, a po odjęciu nacisku powracają do pierwotnego kształtu. Taśma jest wykonana z filcu, wojłoku, sukna oraz naklejona materiałami ściernymi typu diament, węglik boru, azotek boru. - polerowanie taśmowe -naciągnięta między rolkami taśma ścierna napięta jest przez jedną z rolek i przesuwając się z prędkością 1040 [m/s], natomiast przedmiot obrabiany otrzymuje ręcznie lub mechanicznie dosuw. - strumieniowe -ziarna ścierne rozpędzane w strudze cieczy i gazu nabierają takiej energii kinetycznej, że wykonują pracę skrawania i odkszt. plastycznie warstwę skrawaną - wibracyjne -mechaniczno-chemiczne usuwanie materiału z obrabianej powierzchni a także wygładzanie nierówności przez plastyczne odkształcenie - magnetyczne -usuwanie cząstek materiału z powierzchni oraz wyrównywanie nierówności poprzez plastyczne odkształcanie ziarn proszkiem magnetycznym ściernym, który pod działaniem pola magnetycznego zagęszcza się i przylega do powierzchni. Polerowanie stosuje się dla: - czopów i krzywek wałka rozrządu - czopów wału korbowego Honowanie (gładzenie) -jest to obróbka powierzchniowa stosowana do obróbki otworów cylindrycznych, za pomocą specjalnej głowicy na której zamocowane są osełki ścierne. Głowica podczas obróbki wykonuje ruch posuwisto-zwrotny oraz jednocześnie ruch obrotowy. Honowanie stosuje się głównie do obróbki cylindrów, otworów w łbie i stopie korbowodu. W celu skrócenia okresu docierania cylindrów stosuje się gładzenie wstępne, a następnie wykańczające. Docieranie -sposób obróbki powierzchniowej, ściernej luźnym ścierniwem, w którym rolę ostrzy skrawających spełniają proszki ścierne dostarczone w postaci zawiesiny w cieczy lub paście, znajdujące chwilowe oparcie w dociskaczu spełniającym funkcję części chwytowej narzędzia. Stosuje się do pierścieni tłokowych. Dogładzanie oscylacyjne -ścierna obróbka powierzchniowa, usuwa się drobne nierówności, powstałe po poprzedniej obróbce za pomocą pilników ściernych wykonujących ruch oscylacyjny. Stosowanie: dogł. czopów, krzywek Obróbka elektrochemiczna -muszą być przewodnikami, materiały zanurzone w przewodzącym elektrycznie roztworze, proces elektrolizy. Obróbki bezubytkowe utwardzające - nagniatanie - hartowanie powierzchniowe - obr. cieplno-mechaniczna - laserowa NAGNIATANIE -polega na plastycznym deformowaniu warstwy wierzchniej przez nacisk w temp otoczenia przy użyciu narzędzi o twardości większej niż twardość powierzchni obrabianej. Wskutek wywieranej przez narzędzie odkształceń sprężysto-plastycznych następuje zgniot warstwy wierzchniej oraz zmiana orientacji kierunkowej ziarn metalu. Wyróżniamy statyczne (siły nagniatania są stałe i działają statycznie), oraz dynamiczne (siły są zmienne i działają dynamicznie) Statyczne: - naporowe toczne -ruch obrotowy elementów nagniatających, które toczą się po obrabianej powierzchni przedmiotu pod obciążeniem statycznym działających sił (krążkowanie, kulowanie, rolkowanie) - naporowa ślizgowe -element nagniatający twardy i gładki jest dociskany do powierzchni obrabianej z odpowiednią siłą wskutek ruchu względnego przesuwa się po obr. przedmiocie powodując wywieranie tarcia ślizgowego Dynamiczne -celem jest umocnienie warstwy ściernej - odśrodkowe -cyklicznie skoncentrowane uderzenia powierzchni przez elementy mogące przemieszczać się promieniowo w gniazdach głowicy nagniatającej (obrotowe, impulsowe, mimośrodowe, strumieniowe) - strumienie kulkowe -strumień stalowych, żeliwnych lub innych kulek poruszających się z dużą prędkością nadaną przez czynnik mechaniczny (pneumokulowanie, wibracje) NAWĘGLANIE -wałki rozrządu, popychacze, koła zębate AZOTOWANIE -koła rozrządu, wały korbowe, tuleje cylindrowe, wały rozrządu NASIARCZANIE -tuleje cylindrowe CHROMOWANIE DYFUZYJNE -warstwa nasycona chromem charakteryzuje się dużą odpornością korozyjną w wysokiej temperaturze ok.1000 ^oC. ALUMINIOWANIE -nasycenie warstwy wierzchniej Al w celu zwiększenia odporności na utlenianie w wysokiej temperaturze, oraz odporności na korozję atmosferyczną. KRZEMOWANIE -zwiększa się odporność na zużycie i korozję BOROWANIE -pozwala uzyskać dużą odporność na ścieranie, korozję i temp. Stosuje się chromowanie pierścieni, denka tłoka stalowego IMPLANTACJA JONOWA -każdy pierwiastek może być wprowadzony do warstwy wierzchniej dowolnego ciała stałego umieszczonego w komorze próżniowej, z wykorzystaniem strumienia jonów o dużej prędkości, mających dużą energię. Podział obróbki powierzchniowej przyrostowej 1 powłoki metalowe a. galwaniczne -cynkowanie, niklowanie, kadmowanie b. chemiczne -chromowanie, niklowanie c. natryskowe -płomieniowe, elektrołukowe, plazmowe, indukcyjne d. ogniowe -cynkowe, cynowe, aluminiowe e. napawane -gazowe, elektrołukowe, elektrożużlowe, plazmowe 2. powłoki konwersyjne 3. powłoki niemetalowe - emalierskie - lakierowe a. naniesione pędzlem b. zanurzane c. polewane strumieniem d. natryskiwane - z tworzyw sztucznych - inne a) grafitowe b)eksploatacyjne c) powłoki konserwacyjne Powłoki galwaniczne Galwaniczne osadzanie powłok odbywa się w specjalnych wannach w których przedmiot obrabiany jest katodą, natomiast anodą jest materiał pokrycia. Mogą być również stosowane anody nieroztapialne. Materiał pokrycia dodawany jest do elektrolitu w postaci soli i uzupełniany. Obie elektrody są zanurzone w odpowiednim elektrolicie i podłączone do źródła prądu stałego. Wszystkie powłoki galwaniczne cynkowe stosowane są do ochrony powierzchni stalowych przed korozją. Powłoki kadmowe są trwałe (lepsze od Zn), ale Cd jest drogi, wykonuje się rzadko Miedziowanie podwarstwa pod nikiel i chrom oraz w celu ochrony przed nawęglaniem Niklowanie powłoki ochronno-dekoracyjne Chromowanie miękkie - do osłony przed korozją twarde - w celu zwiększenia odporności na zużycie. Powłoki Powłoki Chemiczne Nakładanie powiek odbywa się w pojemniku zawierającym roztwór soli nakładany na metal. Procesy osadzania metalu z roztworu zachodzą tylko na następujących metalach : Ni,Co,Fe ,Al. Powłoki natryskowe Metoda natryskowa stosowana jest głównie do regeneracij zużytych części maszyn-czopów ,wałów ,łożysk itp.Istota procesu polega na roztopieniu metalu ,rozpyleniu go i skierowaniu go za pomocą sprężonego powietrza na materiał. Wyróżniamy natryskiwanie -płomieniowe(pistolet)-materiał powłokowy podawany jest do pistoletu i strumień tlenu kierowany do dyszy, jako gaz palny stosuje się acetylen propan. -elektrołukowe przez prowadnice podaje 2 druty między ich końcówkami jarzy się łuk elektryczny. Strumień sprężonego powietrza odrywa z elektrod roztopione cząstki metalu i kieruje je na podłoże. -plazmowe - przy nagrzewaniu pow. powyżej 1300C następuje jego dysocjacja i przejście w stan atomowy. Podczas podwyższania temp. następuje oderwanie elektronów i jonizacja gazu. W plazmotronach łuk jarzy się między przedmiotem obrabianym a elektrodą wolframową. -indukcyjne- drut na wyjściu z prowadnicy jest roztopiny za pomocą wysoko- -częstotliwościowego induktora i kierowany na podłoże sprężonym powietrzem - detonacyjne Powłoki ogniowe Przez zanurzanie części stalowych lub żeliwnych w ciekłym niskotopliwym metalu i wyciągnięcie po krótkim czasie zanurzenia (Zn,Sn,Al,Pb). Powłoki napawane w trakcie napawania pręt podawany ulega stopieniu w łuku elektrycznym lub płomieniu gazowym i jest nakładany jednocześnie na roztopione podłoże tworząc strukt. metaliczną. -acetylen -tlen -łukowe ,elektrodą otuloną(temp. łuku roztapia podłoże) -łukowe elektrodą nietopliwą (wprowadza się dodatkowy materiał) -łukowe elektrodą topliwą(w osłonie argonu tlenu CO2) -łukiem krytym -żużlowe (stopienie mat. dodatkowego ciekłym żużlem) -plazmowe(stopienie w łuku plazmowym) Inne powłoki metalowe -cierne -miedzi brązu mosiądzu na stali lub żeliwie .W tech. występuje zjawisko szczepiania i przenoszenia mat . podczas tarcia. Powłoki konwersyjne Nieorganiczne wytwarzane na powierzchni metali w wyniku działania roztworów powodujących przemianę warstwy wierzchniej nierozpuszczalne w wodzie związki tworzące warstwę o charakterze ochronnym (fosforowanie) Powłoki kołnierzowe Szeroko stosowane w celu ochrony przed korozją atmosferyczną oraz do nadania wyrobom estetycznego wyglądu. - pędzlem - polewanie wielostrumieniowe - natryskowe pneumatyczne (pistolet) - natryskowe hydrodynamiczne - natryskowe elektrostatyczne Powłoki z tworzyw sztucznych Substancje o konsystencji proszków past i farb Inne powłoki niemetalowe -grafitowe - naniesione pistoletem grafit + mat. wiążący (płaszcze tłoków) -konserwacyjne -eksploatacyjne Zastosowanie Natryskowe : czopy wałów , koła zębate rozrządu , wałki pompy olejowej popychacze zaworów. Metody pomiaru zużycia części 1.Metoda pomiarów metrycznych - duże wartości zużyć możliwe do zastosowania gdy występuje deformacja 2. Metody sztucznych baz - polegają na nacięciu na powierzchni badanej rowka lub odciśnięciu wgłębienia w postaci stożka .Wadą jest spiętrzenie materiału wokół rysy.Dla części nowych mierzy się średnicę odcisku przy docieraniu. 3. Profilografowa - stosuje się przy bardzo małych zużyciach (mniejszych niż chropowatość początkowa) Określa się na podstawie parametrów Rt , Rtm 4. Wagowa - polega na pomiarze masy elementu przed i po próbie pracy Stosuje się do elementów , których ciężar jest niewielki - np. pierścienie tłoków , panewki. 5. Metoda chemiczna - pomiar składu chemicznego oleju 6. Metoda izotopowa - polega na wprowadzeniu do części trących wkładek napromieniowanych i następnie pomiarze radioaktywności oleju. Procesem technologicznym naprawy - nazywamy część procesu produkcyjnego stanowiącego kompleks czynności wykonywanych w ściśle określonej kolejności przez wyspecjalizowanych robotników w celu przywrócenia sprawności technicznej poj. mech. Wszystkie operacje procesu technologicznego dzielimy na operacje podstawowe związane bezpośrednio z naprawą pojazdów oraz pomocnicze. Do podstawowych oper. zaliczamy: 1 prace demontażowe 2 mycie 3 weryfikacja 4 regeneracja 5 produkcja części 6 kompletowanie 7 montaż 8 badanie zespołów 9 malowanie 10 kontrola jakości Do pomocniczych procesów zaliczamy: 1) transport 2) magazynowanie 3) obsługa i naprawy oprzyrządowania 4) produkcja i naprawy narzędzi zaopatrzenie energetyczna ZASADY PRZYJMOWANIA POJ. DO NAPRAWY Do naprawy przyjmowane są pojazdy: 1 po wyczerpaniu normy przebiegu, między naprawcze 2 Po awarii lub wypadku drogowym 3 Po dłuższym okresie przechowywania Mycie zewnętrzne może być ręczne (szczotki, skrobaki). Mycie zespołów- stosuje się skrobaki, szczotki druciane. Demontaż pojazdu na zespoły - jest procesem technologicznym podziału pojazdu na składowe elementy konstrukcyjne. Błędy przy demontażu: 1 stosowanie złych narzędzi 2 brak oprzyrządowania 3 stosowanie nieprzewidzianych ruchów roboczych 4 demontaż zespołów nie oczyszczonych 5 nieprzestrzeganie określonej kolejności demontażu 6 niestosowanie wstępnego rozluźnienia połączeń. Klasyfikacja części: Głównym celem jest określenie stanu technicznego poszczególnych części i stopnia ich dalszej przydatności. Części są segregowane na trzy grupy: 1 nadające się do montażu 2 wymagające regeneracji 3 wybrakowane Do weryfikacji może służyć metoda defektoskopii elektromagnetycznej. Metody usuwania skutków zużycia: 1 wymiana części 2 stosowanie części o wymiarach naprawczych 3 wymiana fragmentu części (tulejowanie otworów) 4 regeneracja części (odtwarzanie kształtów geometrycznych i wymiarów, usuwanie uszkodzeń) Do metod regeneracji zaliczamy: napawanie, nanoszenie powłok galwanicznych, metalizacja natryskowa, nanoszenie powłok z tworzyw sztucznych. Docieranie zespołów - końcowy etap procesu technologicznego produkcji lub naprawy, w trakcje którego części dopasowują się do siebie. Kompletowanie części - gromadzenie, selekcja, dobór ilościowy i jakościowy części, zaopatrzenie w części stanowisk montażowych. BADANIE ZESPOŁÓW I PODZESPOŁÓW PO NAPRAWIE Stanowiska można podzielić na: 1 bez obciążenia 2 pod obciążeniem (z hamulcem) Pracochłonność poszczególnych etapów 1 mycie zewnętrzne 1% 2 demontaż 4-5 % 3 mycie części 1-2 % 4 weryfikacja 1 % 5 regeneracja 30-40 % 6 kompletowanie 1 % 7 montaż 38 % 8 docieranie 2 % 9 malowanie 5 % 10 inne 10 % Metody organizacji naprawy pojazdów mechanicznych: 1 indywidualne - polega na zdjęciu z pojazdu wymagających naprawy podzespołów i części, i po naprawie kierowane są z powrotem do tego samego pojazdu. 2 wymiany zespołów - zespół bazowy nie oczekuje na naprawę zdjętych z niego zespołów. Po naprawie zespołu bazowego montuje się na nim zespoły pobierane z magazynów.

TARCIE Tarcie - jest to zjawisko przeciwdziałające ruchowi skontaktowanych ciał. Tarcie może być: -pozytywne, pożądane w zespołach tj. sprzęgła, hamulce, paski klinowe, przekładnie -negatywne stwarza opory ruchu a przez to i zużycie części współpracujących np. łożyska tłoki pierścienie Ze względu na rodzaj ruchu: - spoczynkowe - ruchowe Tarcie spoczynkowe określa się jako opór przeciwdziałający przemieszczeniu się skontaktowanych ciał pozostających w spoczynku np. na sprzęgle przy braku poślizgu. Siła tarcia daje odpowiedni moment na sprzęgle umożliwiający przeniesienie momentu obrotowego od silnika na koła pojazdu i na hamulce. Współczynnik tarcia spoczynkowego jest większy od wsp. tarcia ruchowego. Tarcie ruchowe występuje wówczas gdy dwa ciała przemieszczają się ślizgając się lub tocząc względem siebie. Ze względu na cechy ruchu: - ślizgowe - toczne - wiertne Tarcie ślizgowe przy którym dla różnej od zera prędkości względnej w punkcie styku wartości {P} obu skontaktowanych ciał są różne. Przy tym tarciu wszystkie pkt. rzeczywiste powierzchni styku ślizgają się po sobie np. łożysko ślizgowe, ukł. tłok, cylinder, sprzęgła. Tarcie toczne przy którym prędkości obu ciał w punkcie styku są równe a ruch jednego ciała względem drugiego powoduje obrót ciała wokól osi przechodzącej przez punkt styku i leżącej w płaszczyźnie stycznej obu ciał. Opory tarcia tocznego są mniejsze od ślizgowego np. łożysko toczne i przeładnie zębate. Tarcie wiertne jest wywołane obrotem ciała wokół osi prostopadłej do powierzchni tarcia. Podział ze względu na rodzaj styku: - suche - płynne - mieszane - graniczne Tarcie suche występuje w skojarzeniach w których, praktycznie nie występuje doprowadzanie smaru np. przeguby gąsienicy ciągników, resory samochodów, hamulce. Przy tarciu suchym wydziela się zawsze dużo ciepła. Ciepło to nagrzewa warstwę wierzchnią do wysokiej temperatury prowadząc do spadku wytrzymałości, wzrostu intensywności zużywania, a w skrajnym przypadku do zatarcia. Tarcie płynne-polega na tym, że powierzchnie są oddzielone od siebie warstwą smaru o grubości większej niż 0,5μm a ruch cieczy jest podporządkowany prawom hydrodynamiki. Opory ruchu i współczynnik tarcia jest mały. np. łożyska korbowodowe, Tarcie mieszane- polega na tym, że powierzchnie są oddzielone warstwą smaru dostateczną do tego aby styk powierzchni ograniczał się do najwyższych wierzchołków chropowatości np. układy rozrządu, cylinder pierścień Tarcie graniczne - w wyniku szeregu prac odkryto, że istnieją pewne substancje których warstwy są wyjątkowo odporne na wysokie naciski. Tarcie występujące wówczas nazywamy tarciem granicznym. Grubość smaru 0.1-0.5μm. Warstwa graniczna przy obfitym dopływie smaru zapewnia odnowienie warstwy zniszczonej w wyniku nagrzania chroni części przed zużywaniem. Tarcie graniczne zapewniają różne substancje dodawane do smaru np. grafit lub dwusiarczek molibdenu. Zdolność smaru do tworzenia warstw granicznych nazywa się smarnością. Hipotezy tarcia suchego: 1.Hipoteza mechaniczna Prawo Amontonsa T=μ N T-siła tarcia N - siła skierowana prostopadle do pow. tarcia μ- współczynnik tarcia Wzór Coulomba T=A+μN A-siła adhezji Teoria pokonywania nierówności powierzchni: współczynnik tarcia nie zależy od N siła A nie zalezy od rzeczywistego pola styku Wzór Boudena: teoria tworzenia i niszczenia zczepień, opory tarcia są sumą oporów ścinania nierówności zczepionych i przepychania odkształconego materiału. 2.Teorie molekularne Tomlinsona - opory tarcia są oporami przyciągania molekularnego. Dieriagina - cechy teorii pokonywania chropowatości molekularnej, nie uwzględnia własności materiałów. 3. Teoria mechaniczno-molekularna Kłagielski - tarcie jest sumą pokonywania zczepień, chropowatości i przyciągania molekularnego. SMAROWANIE Nazwą smarowanie przywykło - się określać czynności wprowadzania smaru do przestrzeni między trącymi częściami maszyny lub zespołu. Zadania smarowania: -zmniejszenie tarcia -chłodzenie powierzchni -ochrona przed korozją W praktyce eksploatacji samochodów stosuje się smary płynne, maziste lub stałe. Smarami nazywamy substancje charakteryzujące się : -małym tarciem wewnętrznym oraz zdolnością do przylegania do powierzchni tarcia -zdolnością do tworzenia warstw granicznych czyli smarności Wszędzie tam gdzie warunki wymagają stworzenia b. małych oporów tarcia, przy częściach silnie obciążonych i trących się z dużymi prędkościami w warunkach wydzielania dużych ilości ciepła stosuje się smarowanie olejami. W innych przypadkach np. łożyska układu kierowania oraz tam gdzie konstrukcja nie zapewnia zamkniętej obudowy stosuje się smary maziste. Smary stałe stosuje się jako dodatek do olejów, smarów mazistych pracujących w niedogodnych warunkach. Cechy smarów: - gęstość - lepkość dla smarów płynnych - penetracja dla smarów mazistych - smarność - charakterystyczne temperatury: krzepnięcia (oleje), kroplenia i topnienia (maziste) - intensywność starzenia Gęstość- stosunek masy do objętości Lepkość jest miarą tarcia wewnętrznego cieczy - im większa jest lepkość tym wolniej ciecz wypływać będzie z otworu o ustalonej średnicy. Lepkość maleje ze wzrostem temperatury. Penetracją określa się możliwość wciskania w smar mazisty pod znormalizowanym obciążeniem metalowego stożka. Im twardszy smar tym mniejsza wartość penetracji. Penetracja wzrasta ze wzrostem temperatury. Smarność oleju jest to odporność na przerywanie warstwy granicznej utworzonej przez olej. Najlepsze własności smarne mają olej Hipoidalny i smar grafitowy. Możliwości zastosowania smarów ograniczają krytyczne temperatury. W wyniku dostatecznie niskiej temperatury olej krzepnie tracąc swe właściwości. Smar mazisty przestaje spełniać swe zadanie gdy przechodzi w stan płynny. Temperatura kroplenia jest to temp. w której spływa pierwsza kropla płynu z próbki smaru mazistego. Starzeniem nazywa się skłonność smaru do utraty początkowych własności fizykochemicznych i mechanicznych. Smar traci własności ochraniające części przed tarciem i korodowaniem. W wyniku starzenia zachodzi wyraźne zwiększenie liczby kwasowej, rośnie zawartość popiołu, sadzy, zanieczyszczeń mechanicznych oraz maleje lepkość. Przydatność smaru określa się poprzez badania zużyciowe. Smary stosowane do łożysk tocznych i przekładni zębatych, które powinny zapewniać tworzenie warstw granicznych badane są na specjalnym przyrządzie (aparat czterokulkowy) Za jego pomocą można zbadać czas pracy po którym następuje zatarcie lub nacisk , przy którym następuje zatarcie. W okresie początkowym następuje wzrost własności użytkowych. Rośnie w nim zawartość substancji smarnych co poprawia warunki pracy. Podział smarowania: W układach trybologicznych pojazdu silnikowego występuje smarowanie przy tarciu płynnym i przy tarciu granicznym. Smarowanie przy tarciu płynnym charakteryzują następujące własności: 1.Grubość filmu olejowego 10^-1-10^-2[μm] 2.War. smarowania zależne są od własności czynnika smarującego kształtu szczeliny olejowej i ruchu powierzchni. 3.Warunki smarowania są niezależne od własności elementów układu z wyjątkiem: -własności sprężystych jeśli powodują zmianę kształtu szczeliny smarnej -własności termicznych jeśli wpływają na temperaturę filmu olejowego 4.Tarcie w układzie nie podlega klasycznym prawom tarcia 5. Współczynnik tarcia określa własności smaru Smarowanie przy tarciu granicznym określają: 1. Typowa granica filmu olejowego 10^-6 [mm] 2. Wartości smarowania (nośność grubość i wytrzymałość filmu olejowego) zależne są od molekularnych własności smaru i elementów układu trybologicznego 3. War. smarowania są niezależne od kształtu i prędkości przemieszczania się ciał jeżeli nie wpływają one na temperaturę generowaną w procesie tarcia 4. Tarcie podlega klasycznym prawom tarcia Współczynnik tarcia osiąga wartości od 0.05 do 0.1 Tarcie płynne: 1. Smarowanie hydrostatyczne przy którym czynnik smarujący wtłaczany jest pod ciśnieniem między powierzchnie tarcia. W maszynach typu stacyjnego gdzie nacisk jednostkowy jest stały w czasie poduszkę smarową wytwarza się na drodze hydrostatycznej tłocząc do odpowiedniej przestrzeni między powierzchniami smar pod takim ciśnieniem aby nacisk normalny był zrównoważony. 2. Smarowanie hydrodynamiczne: (HD), przy którymprzepływ czynnika smarującego jest uwarunkowany względnym ruchem tych powierzchni. Ciśnienie w takiej warstwie smaru powstaje gdy: - istnieje odpowiednia różnica prędkości względnej - między powierzchniami zostaje wprowadzony czynnik smarujący o odpowiedniej lepkości - powierzchnie tarcia tworzą szczelinę zbieżną o odpowiednim kącie nachylenia - pomiędzy powierzchniami istnieje dostateczny luz Współczynnik tarcia wynosi około 10^-3 3.Smarowanie elastohydrodynamiczne przy którym występują odkształcenia powierzchni tarcia i jednoczesny wzrost lepkości wskutek wzrostu ciśnienia w filmie olejowym w strefie styku Współczynnik tarcia 5•10^-2 W tych warunkach pracują układy trybologiczne, w których styk ma charakter punktowy lub liniowy (łoż. toczne, przekł. zębate itp.) Występują: -odkształcenia współpracujących ciał -zmiany lepkości czynnika pod wpływem ciśn ZUŻYCIA: Starzeniem fizycznym nazywamy procesy fizykochemiczne zachodzące w materiałach części pojazdów mechanicznych na skutek otoczenia powodujące nieodwracalne zmiany wymiarów i własności użytkowych. Zużywaniem nazywamy proces stopniowego niszczenia części pod wpływem czynników fizykochemicznych działających przez cały okres użytkowania części. Charakterystyki zużywania Intensywność liniowa: In=h/s = h/v•t=Vz/V h - grubość oddzielonej warstwy s - droga tarcia Intensywności masowe: Im=m/s m - masa części Intensywność objętościowa Iv=v/s; v - objętość Szybkość zużywania to zmiana wymiaru liniowego w jednostce czasu V2=h/t wg E. Rabinowicz: Podstawowe formy zużycia - adhezyjne - ścierne - korozyjne - zmęczenie powierzchniowe drugorzędne: - fretting - kawitacja - erozja wg. H. B. Peterson: - adhezja - niszczenie powierzchniowe - oderwanie - zmęczenie - skrawanie - stopienie - deformacje plastyczne - zatarcie wg. B. Kostecki: - normalne mechanochemiczne przez utlenianie ścierne - patologiczne: - zczepienia I-go i II-go rodzaju - fretting - mechaniczne zużycie ścierne - zmęczenie przy toczeniu - korozja - kawitacja - erozja wg. I. W. Kragielski: - zmęczeniowe niszczenie warstw wierzchnich przy sprężystym lub plastycznym charakterze odkształceń w strefach rzeczywistego kontaktu oraz doraźne oddzielanie materiału przez mikroskrawanie. W literaturze zachodniej występuje jeszcze podział zużycia na słabe i intensywne oraz zerowe i mierzalne. 2 grupy: ścierne; quasistatyczne; utlenianie adhezyjne W przypadku tego zużycia ubytek materiału z powierzchni zaczyna się natychmiast po rozpoczęciu procesu tarcia i trwa przez cały okres użytkowania. Jest to charakterystyczne dla tarcia ślizgowego lub ślizgowo-tocznego. Adhezyjne -dynamiczne zczepienie I-go rodzaju zczepienie II-go rodzaju Charakterystyczne dla tarcia tocznego to przez bardzo długi okres nie ma ubytku materiału z powierzchni, a występują jedynie zmiany w warstwie wierzchniej dopiero po bardzo długim okresie tarcia zaczyna się ubytek materiału z powierzchni. I - docieranie II - normalna eksploatacja (wielokrotnie dłuższy od I) III - przyspieszenie zużycia (awaryjne) W okresie docierania intensywność zużycia jest max. a następnie się stabilizuje. Następuje dopracowywanie się powierzchni mających chropowatość pochodzenia produkcyjnego. W tym okresie rośnie rzeczywista powierzchnia styku obr. części, stabilizuje się stan naprężeń i odkształceń w warstwie wierzchniej. II - Intensywność zużywania jest stała, niewielka III - Zaczyna się w chwili, gdy nastąpiło naruszenie normalnego zużywania w wyniku przekroczenia luzu charakterystycznego dla danej pary tnącej. Okres III bywa również określony jako przejścia od warstwy wierzchniej do rdzenia. Krzywe zużycia quasistatycznego: Kregielski wyróżnia: 1. Odkształcenie sprężyste materiału przez nierówności drugiego ma miejsce, gdy obciążenie i adhezja nie prowadzą do powstawnia w strefie styku naprężeń przewyższających granice plastyczności. Zużycie materiału możliwe jest tylko w wyniku zmęczenia tarciowego. (c•Re/E)^2 l-współczynnik n⇒∝ (do zniszczenia) 2.Odkształcenie plastyczne zachodzi, jeśli naprężenia w styku osiągają granice plestyczności ale materiał opływa zagłębione nierówności drugiego ciała. Zużycie ma charakter zmęczenia małocyklowego. ^2 1< n < ∝ c= 3 ÷ 6 3. Mikroskrawanie zachodzi wtedy, gdy naprężenie w strefie styku osiąga graniczne wartości. Proces zniszczenia zachodzi przy pierwszym zetknięciu się nierówności. - naprężenia styczne w połączeniu tarciowym. W tym przypadku n=1 Niszczenie adhezyjnego połączenia tarciowego bez przeniesienia materiału nie prowadzi bezpośrednio do zniszczeń, ale zmienia wartości naprężeń w strefie styku ułatwiając procesy zmęczeniowe. i n⇒∝ Nie ma przemieszczeń materiału Odrywanie kohezyjne zachodzi wtedy gdy wytrzymałość połączenia tarciowego jest wyższa od wytrzymałości leżącego głębiej materiału. Zachodzi wtedy głębokie wyrywanie i zużycie występuje przy pierwszych oznakach oddziaływania. Zużycie ścierne istnieje, gdy ubytek materiału warstwy wierzchniej jest spowodowany oddziaływaniem cząstek wskutek mikroskrawania, rysowania lub bruzdowania wówczas istnieje plastyczne odkształcenie czyli bruzdowanie wówczas skrawanie (mikroskrawanie) wówczas rysowanie Warunkiem koniecznym występowania zużycia ściernego jest większa twardość ciała wywołującego zużycie od twardości ciała zużywanego. Formy zużycia ściernego: 1.Ścieranie przez ziarna umocowane -współpraca materiałów ściernych (pilnik, osełka) z drugą powierzchnią (technolog.) -obrazuje zużywanie się materiałów 2.Ścieranie w obecności ścierniwa ,gdy w węźle tarcia ziarna mogą zagłębiać się w powierzchnię i stawać się umocowanymi , mogą się też przetaczać i ulegać rozdrobnieniu 3.Ścieranie w masie ściernej , gdy w elementach roboczych maszyn drogowych i górniczych Wyróżnia się również 2 formy zużycia ściernego: 1.Z przewagą niszczenia mechaniczno-chemicznego (plast.odkształcenie ) warstwy wierzchniej , jej utlenianie i niszczenie 2.Z przewagą niszczenia mechanicznego (procesy niszczenia doraźne ) - 1 forma H - twardość; m - metal; ś - ścierniwo. po I formie: Ra = 0,04 1,25 m Głębokość niszczonej warstwy 2•10^-7[m] Temperatura warstwy wierzchniej do 50°C Zmiany składu chemicznego: powstanie roztworów i eutektyk Względny wzrost twardości 2 ÷ 3 Współczynnik zwiększenia objętości warstwy wierzchniej 1.05÷1.08 Naprężenia: ściskające i rozciągające sposób niszczenia - kruche - plastyczne po II formie: Ra=0.16÷5 [μm] głębokość niszczenia warstwy do 2•10^-4 [m] temperatura do 50°C zmiany chemiczne - brak względny wzrost twardości: do 1.5 współczynnik zwiększenia objętości: 1 naprężenia: ściskające sposób niszczenia: plastyczno-kruche Wzór Chruszczowa-Babiczewa: Iz - intensywność zużycia ściernego k - wsp. zużycia ściernego N - obciążenie H -twrdość Hipoteza Spurra-Neweomba: E - moduł Younga wpływ własności materiału: 1. Twardość Iwz=b • H - względna odporność na zużycie 2. Wpływ stosunku twardości ścierniwa do twardości metalu: im większy tym zużycie intensywniejsze 3. Substancja smarująca - wzrost lepkości substancji smarującej prowadzi do zmniejszenia intensywności zużycia. Istnieje granica wzrostu powyżej, której efekt może być odwrotny. Ze wzgl. na wzrost temperatury tarcia w smarze o dużej lepkości występuje wzrost temperatury i lepkość może się obniżyć. 4. Wpływ atmosfery: dostarcza pył, który powoduje wzrost zużycia ściernego; powoduje również utlenianie powierzchni, co w przypadku braku pyłu zmniejsza zużycie ścierne. 5. Wpływ prędkości - cechą charakterystyczną zużycia ściernego jest znikomo mały wpływ prędkości na zużycie. 6. Wpływ obciążenia - zużycie liniowe jest wprost proporcjonalne do obciążeń zl=o•p•Δs 7. Wpływ temperatury - ilość ciepła, jaka wytwarza się w procesie ścierania jest niewielka. Przeciwdziałania zużyciu ściernemu: - elementy wykonywać z materiałów odpornych na ścieranie - stosowanie materiałów o odpowiedniej różnicy twardości - zmiany konstrukcyjne - dobór dodatków do smarów - odpowiednia filtracja powietrza, oleju itd. - przestrzeganie warunków obciążalności węzłów tarcia Zużycie adhezyjne to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej ciał współpracujących w wyniku powstawania i rozrywania połączeń adhezyjnych Występuje gdy: 1. w czasie rozruchu urządzeń 2. w przypadku zakłóceń w dostarczaniu oleju 3. we wszystkich przypadkach smarowania granicznego 4. przy zastosowaniu oleju o zbyt małej lepkości 5. przy nadmiernych prędkościach i przeciążeniach 6. w warunkach tarcia suchego Dzielimy na: I-go rodzaju ( na zimno ) - między wierzchołkami powierzchni zachodzą połączenia adhezyjne oraz na natychmiastowe rozerwanie tych połączeń. w warunkach większych prędkości i obciążeń wierzchołki są doprowadzane do stanu ciastowatego lub ulegają topieniu. W efekcie między nierównościami powstają mikropołączenia. Ten rodzaj nosi nazwę zużycia II-go rodzaju czyli na gorąco. Stan powierzchni przy zczepianiu I-go rodzaju: chropowatość Ra=10÷20 μm grubość niszczonej warstwy do0.5mm;temp. do100°C względny wzrost twardości do 2;naprężenia ściskające; charakterystyczne zniszczenia plastyczno-kruche Stan powierzchni dla II-go rodzaju: chrop. Ra=2.5÷5 μm; grubość zniszczonej warstwy - do 0.1 mm; temperatura warst. wierz. do 1500°C zmiany chemiczne i fazowe - hartowanie i odpuszczanie; wzgl. wzrost tward. - przy zahartowaniu m. do2, przy odpuszczaniu do 0.3; napręż. warstwy wierzch. ściskające i rozciągające charakter zniszczeń - plastyczne; procesy towarzyszące - utlenianie wysokotemperaturowe. Podczas zużycia II-go rodzaju zniszczenia zachodzą w cieńszej warstwie w porównaniu z I-go rodzaju. I rodzaju: Wzór Richarda: p - naciski Rpl - granica plastyczności V - objętość zużytej warstwy l - droga tarcia β - współczynnik wg. Hallinga: H - twardość wg. Yashimoto: tgθ - w modelu nierówności Wpływ substancji smarującej (lepkość, zmiany ze wzrostem temperatury ). Ważną rolę odgrywają dodatki chemiczne aktywne, sprzyjające tworzeniu warstwy granicznej. Wpływ atmosfery tarcia - tworzące się na powierzchni warstwy tlenków zapobiegają zczepianiu metali. Wpływ prędkości: w prędkośćiach od 0.025 ÷ 0.5 m/s - I rodzajod 0.5 ÷ 1.2 m/s - zużycie przez utlenianie od 1 ÷ 5 m/s II-go rodzaju Wpływ temperatury - wzrost nacisków i prędkości powoduje przyśpieszenie narastania efektu cieplnego. Podwyższona temperatura ułatwia zczepianie. Przeciwdziałanie zużyciu adhezyjnemu: I-go rodzaju: podwyższenie własności mechanicznych przez zgniot, hartowanie, nanoszenie pokryć elektrolitycznych, tworzenie ochronnych trwałych warstw niemetalurgicznych, tworzenie struktór wtórnych na powierzchni tarcia i w warstwie wierzchniej, dobór materiałów o małej skłonności do szczepiania. II-go rodzaju: uszlachetnianie składnikami stopowymi, specjalna obróbka cieplna, stwarzanie warunków obniżających pracę tarcia przez zmniejszenie wsp. tarcia, zmniejszanie temperatury powierzchni trących przez odpowiednie chłodzenie. Zużycie przez utlenianie: Jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające powstawaniu powierzchniowych ubytków materiału w wyniku tworzenia się i usuwania tlenków. Zużycie to polega na absorbcji tlenu do obszaru tarcia, dyfuzji tlenu w odkształcone sprężyście i plastycznie mikroobjętości, z jednoczesnym tworzeniem się roztworów i związków chemicznych metalu z tlenem, które następnie oddzielają się pod wpływem działania siły tarcia. Występujące przy tarciu tocznym i ślizgowym.W tarciu tocz. towarzyszy zużyciu zmęczeniowemu. Natomiast przy tarciu ślizgowym występuje przy tarciu płynnym oraz w warunkach tarcia granicznego. Jest to mało intensywny rodzaj zużycia. 1. Forma to powstawanie na powierzchni tarcia stałych roztworów tlenu i cienkich eutektyk jego związków z metalem. 2. Forma charakteryzuje się tworzeniem związków chemicznych metalu z tlenem (FeO, Fe2O3,Fe3O4) Przebieg zużycia przez utlenianie dzielimy na trzy etapy: 1. Odkształcanie i aktywizacja 2. Powstawanie struktur wtórnych 3. Niszczenie struktur wtórnych. Pierwszy rodzaj: Ra-0,01÷16 μm. Głębokość niszczonej warstwy 10÷30μm. Zmiany składu chemicznego - powstawanie roztworów i eutektyk. Współczynnik zwiększenia objętości 1,0÷1,05 Sposób niszczenia warstwy - plastyczny Drugi rodzaj - Ra=0,02÷0,32μm. Głębokość niszczonej warstwy 10÷100μm. Temperatura warstwy do 200°C Zmiany składu chemicznego - powstawanie tlenków Współczynnik zwiększenia objętości - 1,05 do 1,08 Sposób niszczenia warstwy wierzchniej plastyczno-krucha Naprężenia warstwy wierzchniej: ściskające lub rozciągające Procesy towarzyszące - mechaniczne niszczenie cząstkami ściernymi Twardość cząsteczki tlenków jest kilka do kilkunastu razy większa od twardości materiału podstawowego. Przy oddzielaniu takiej warstewki powstają twarde cząstki ścierne, często dużych rozmiarów, które intensyfikują proces zużycia ściernego. PITTING + SPALLING (zmęczeniowe) Zużycie zmęczeniowe - zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu mniejszych ubytków materiału w elementach o ruchu tocznym, lub toczno-ślizgowym. W wyniku cyklicznego działania obciążeń (spaliny) oraz dodatkowo wpływów substancji smarujących (pitting). Skutkami procesu zużycia zmęczeniowego warstwy wierzchniej są miejscowe ubytki materiału, a efektem zużycia zmęczeniowego objętościowego jest złam materiału. Złam zmęczeniowy objętościowy powstaje pod działaniem wielokrotnych makroskopowych odkształceń sprężystych, natomiast powierzchniowe pęknięcia zmęczeniowe występują przy tarciu. Wpływ geometrii powierzchni: tendencja do pittingu jest uzależniona od względnej wysokości nierówności obu kontaktujących się powierzchni. Rz - powierzchnia chropowata h - grubość elastohydrodynamicznego filmu olejowego Wpływ materiału: Odporność materiału wzrasta ze zwiększeniem wytrzymałości zmęczeniowej i granicy plastyczności. Zwiększenie odporności na pitting uzyskujemy przez zastosowanie nawęglania. Trwałość zmęczeniowa wyrażona liczbą cykli obciążenia jest odwrotnie proporcjonalna do trzeciej potęgi nacisku powierzchniowego. p^3 Przeciwdziałanie zużyciu: Materiały powinny się cechować: - dużą wytrzymałością zmęczeniową - dużą granicą sprężystości - dużą twardością - stabilnością mikrostruktury - małą wrażliwością na konsekwencje naprężeń - odpornością na korozję Pitting występuje w łożyskach tocznych, kołach zębatych, krzywkach wału rozrządu. Zużycie cierno-korozyjne (fretting) Jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu miejscowych ubytków w elementach poddanych działaniu drgań lub niewielkich poślizgów przy ruchu postępowo zwrotnym w wyniku cyklicznego działania obciążeń oraz agresywnego działania środowiska. Prędkość względna jest o wiele mniejsza niż dla innych form zużycia. Powierzchnie stykają się podczas cyklu współpracy, co sprawia, że produkty zużycia nie mogą wydostawać się ze strefy styku. Charakterystyczną cechą jest barwa produktu zużycia - produkty są bardziej czerwone niż produkty zwykłej korozji. Występuje: 1. Względny ruch powierzchni jest ograniczony konstrukcją węzła ciernego (połączenie na wcisk, śrubowe, nitowe, wpustowe). 2. Względny ruch powierzchni zachodzi okresowo (łożyska toczne, koła zębate, niektóre zawory) Produktami są tlenki o objętości od objętości metalu, z którego powstały. Rozmiary produktu zużycia wynoszą 0,01÷0,1 μm. (0,2÷2 μm.) Wzrost twarości zwiększa odporność na zużycie przez fretting. Wada tego wpływu może być różna. Chropowatość - im mniejsza chropowatość tym większe są zniszczenia prze fretting. Parametr horyzontalny: Zaobserwowano znacznie większe zużycie dla powierzchni o chropowatości typu „b”. Substancja smarująca - może utrudniać dostęp tlenu, wymywać produkt zniszczenia, zmniejszać współczynnik tarcia. Atmosfera - warunkiem występowania frettingu jest obecność tlenu. Liczba cykli - zależność między objętością zużytego materiału z liczbą cykli charakteryzuje się początkowo znacznym przyrostem zużycia dla większej ilości cykli ma charakter liniowy. N- liczba cykli Obciążenie - przy założeniu stałości amplitudy poślizgów obserwuje się liniową zależność zużycia przez fretting od obciążenia. Amplituda - zależność ma charakter liniowy z=f(A) Częstotliwość - przy małych (< od 1000 cykli/min) zużycie jest tym większe im mniejsza częstotliwość. Wpływ temperatury - nie jest jednoznaczny - występująca temperatura powoduje zmniejszenie zużycia w powietrzu oraz wzrost w atmosferach agresywnych. Przeciwdziałanie - ogólną metodą jest doskonalenie konstrukcji: - zapewnianie minimalnego współczynnika tarcia - stosowanie olejów o małej lepkości - stosowanie pokryć metalicznych - stosowanie pokryć niemetalicznych (fosforowanie) - wytwarzanie naprężeń ściskających (śrutowanie) Zużycie erozyjne -rozumiemy zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu miejscowych ubytków materiału w wyniku mechanicznego i korozyjnego oddziaływania cząstek ciał stałych i cieczy o dużej energii kinetycznej (maszyny przepływowe) - łopatki turbin i sprężarek, rurociągi, filtry cyklonowe itp. W pojazdach sprzęgła hydrokinetyczne, przekładnie hydrokinetyczne, czasem w układzie tłok-cylinder. Zużycie kawitacyjne - kawitacja - zachodzące w cieczy zjawiska tworzenia i zaniku pęcherzyków wypełnionych parą tej cieczy przy wzroście i spadku ciśnienia. Występuje - zewnętrzne powierzchnie tulei mokrych. Zachodzi w miejscu zwężenia przestrzeni koszulki wodnej. Zapobieganie zużyciu - zwiększenie grubości tulei, zmiana warunków pracy układu TPC, może też zużyć się wałek pompy wody silnika. Przebieg - z chwilą przejścia cieczy zawierającej pęcherzyki gazów do obszarów wysokiego ciśnienia (zwężenie) następuje kondensacja pary. Ciecz z dużą prędkości i energią wypełnia pęcherzyki powodując działanie udarowe. Kawitacja powstaje gdy istnieją duże prędkości przepływu cieczy lub w wyniku drgań cieczy o wysokiej częstotliwości. Zużycie korozyjne- procesy starzenia zachodzące w wyniku fizykochemicznego oddziaływania środowiska na części pojazdów mechanicznych. Korozja: - chemiczna - oddziaływanie na metal suchych gazów przy wysokich temperaturach lub cieczy (nie elektrolitów) - elektrochemiczna - proces niszczenia metali zachodzący w elektrolitach na skutek przepływu prądu elektrycznego W obecności elektrolitu powstają ogniwa galwaniczne pomiędzy dwoma różnorodnymi metalami, składnikami lub kryształami metalu, powłoką metaliczną a rdzeniem części, zanieczyszczeniem a metalem, warstwą tlenu a metalem. Ogniwo galwaniczne powstałe między metalami jest tym aktywniejsze im dalej od siebie w szeregu napięciowym znajdują się metale. Metal bardziej elektrododatni tworzy anodę i ulega rozpuszczeniu. Przyspieszone zużywanie się części 1 W procesie docierania - tarcie graniczne przekształca się w mieszane i płynne, zużywanie się części przebiega z malejącą intensywnością. 2 Przy niewłaściwej eksploatacji - nieprzestrzeganie okresów obsługi technicznej. - przeciążenie, -przegrzanie, - niewłaściwe smarowanie 3 Po przekroczeniu wielkości zużycia granicznego - prowadzi z reguły do przyspieszonego zużycia. Przyczyną może być - zanik filmu olejowego -pogorszenie warunków smarowania - obciążenia dynamicznego - niewłaściwe zazębienie - odchylenia od wymaganego układu osi z płaszczyznami części. 4 Przy nie dotrzymaniu warunków technicznych montażu: -złe wielkości luzów - niewspółosiowość - nierównoległość - nieprostopadłość - złe wyważenie statyczne i dynamiczne części wirujących. Uszkodzenia części Uszkodzenia różnią się od zużycia tym, że część traci całkowicie przydatność do dalszej eksploatacji. Uszkodzenia mogą być : 1.eksploatacyjne -zatarcie części-pęknięcie chłodnicy , kadłuba, głowicy -uszkodzenie śrub mocujących koło w wyniku niedokręcenia 2. przypadkowe -zły stan techniczny i nieostrożna jazda kierowców 3.wady konstrukcyjne i technol. -urwanie się korbowodu z powodu spiętrzenia naprężeń w miejscu przejścia od trzonka korbowodu do stopy. Trwałość pojazdu Jest to zdolność do zachowania normalnych wartości istotnych właściwości eksploatacyjnych w czasie. Trwałość jest funkcją T= f [ X(t), W(t), D(t) ] X(t)-intensywność starzenia fizycznego pojazdu W(t)-widmo wymuszeń fizycznego starzenia pojazdu D(t)-odporność elementów pojazdu na działanie widma wymuszeń Miarą wymuszania starzenia fizycznego może być np. liczba przejechanych kilometrów. Wszystkie elementy z jakich zbudowany jest pojazd można podzielić na te, dla których charakterystyczna jest trwałość normalna i chwilowa. Do elementów o trwałości chwilowej zaliczamy np. żarówki, bezpieczniki itp. Miarą trwałości normalnej jest średni czas eksploatacji do osiągnięcia stanu fizycznego starzenia. Wyznaczony z góry czas użytkowania pojazdu po upływie którego gorsze użytkowanie jest niedopuszczalne określa się jako resurs (zapas trwałości). Zmiana stanu technicznego pojazdu jest procesem przypadkowym i może być rozpisana za pomocą różnych rozkładów. Niezawodnością pojazdu mechanicznego i jego zespołów nazywamy prawdopodobieństwo poprawnej pracy w danych warunkach i w określonym czasie. T- czas pracy bezawaryjnej R(t)=P. (T >t)- niezawodność f(t)- funkcja gęstości prawdopodobieństwa rozkładu Prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy obiektu w okresie czasu t 0< R(t)< 1 λ(t)= f(t)/R(t) - warunkowe prawdopodobieństwo uszkodzenia w chwili czasu t, pod warunkiem , że do tej chwili obiekt pracował bez uszkodzenia. Niezawodność pojazdów mechanicznych jest charakteryzowana przez : poprawność działania, trwałość, naprawialność. Wskaźniki trwałości - średni przebieg do pierwszego po naprawie, średni przebieg do chwili złomowania, resurs. Naprawialność jest charakteryzowana przez: średnią pracochłonność obsługi technicznej , średnią pracochłonność naprawy, średni efektywny czas postoju samochodu w naprawie. Cele badań niezawodności: -tworzenie racjonalnego systemu -tworzenie racjonalnego systemu produkcji i dystrybucji części -opracowanie normatywów międzyobsługowych -poprawa konstrukcji Struktura pojazdu Jest uwarunkowana wzajemnym rozmieszczeniem jego elementów , kształtem, wymiarami elementów, rodzajem połączeń elementów, rodzajem współpracy. Struktura może być opisana zbiorem parametrów : X= (xi), xi- może być np.: -odległość elementów -usytuowanie, zużycie, podatność Wyróżniamy 4 stany eksploatacji pojazdu: stan sprawności- żaden z parametrów struktury nie przekroczy wartości dopuszczalnej stan niesprawności- min 1 z parametrów struktury przekroczy wartość dopusz. stan zdatności- stan, gdy dowolny parametr nie osiągnął wart. granicznej stan niezdatności- min 1 parametr osiągnął wart. graniczną. Stanem granicznym pojazdu nazywamy taki jego stan, przy którym dalsza jego eksploatacja staje się niemożliwa. Max. Dopuszczalne zużycie, przy którym eksploatacja jest możliwa , lecz staje się nieopłacalna. Wartości graniczne są ustalone wg kryteriów, które można podzielić na 3 grupy: 1.kryterium techniczno- konstrukcyjne a. funkcjonalne- działanie mechanizmów i układów, jakość pracy b. techniczne- wielkość zużycia, wytrzymałość zmęczeniowa, szczelność Kryterium techn- konstrukcyjne są to takie przypadki , gdy stan techniczny jest zdeformowany niemożliwością spełnienia przez zespół założonych funkcji 2.kryterium eksploatacyjne a. ekonomiczne- wartość dochodu, koszty użytkowania, obsługi i naprawy b. gotowości zespołów i pojazdów- współ. gotowości technicznej c. poziomu technicznego i eksploatacji d. ekologiczne 3.kryterium socjologiczne a. nauk prawnych b. praw rynku c. mody d. ekonomiczno- estetyczne Oznaką stanu granicznego jest wielkość prawdopodobieństwa poprawnej pracy równe np. 0,5 Stan graniczny można określić w oparciu o współ. gotowości technicznej Kt= T/T+Tn czas efektywnej pracy pojazdu Tn- czas pobytu w naprawie Jeśli przyjąć że każdy dzień efektywnej pracy przynosi czysty dochód α , a każdy dzień pobytu w naprawie przynosi czyste straty β , to granica celowego zakresu eksploatacji pojazdu będzie równa : α*T ≥ β*Tn Tn= α*T/β ⇒Kt= = Do oceny stanu technicznego pojazdu i jego zespołów stosowana jest diagnostyka techniczna. S(t)= Sp+ V*t^α S(t)- wartość diagnostycznego parametru stanu Sp- wartość początkowa par. diagnostycznego V- szybkość zmian parametru diagnostycznego na jednostkę miary starzenia t- czas α- wykładnik zmian potęgi α= 1÷1,6 Podstawowe symptomy diagnostyczne: 1.Efektywność pracy ( pomiar mocy efektywnej na kołach, siły napędowej, czasu i drogi rozpędu, zużycia paliwa) 2.Opory (straty) wewnętrzne - przyśpieszenie wału korbowego, straty mechaniczne, sprawność. 3.Szczelność zespołów - ciśnienie sprężania, podciśnienie dolotu. 4.Stan cieplny - temperatura wody, oleju. 5.Poziom drgań. 6.Stan materiałów eksploatacyjnych 7.Wielkości eksploatacyjne- kąt wyprzedzenia zapłonu, geometria kół jezdnych Stanem granicznym skojarzenia jest taki jego stan techniczny, po osiągnięciu którego dalsza eksploatacja skojarzenia staje się niemożliwa. W skojarzeniu, które osiągnęło stan graniczny, części mogą znajdować się w stanie granicznym lub pośrednim Stan graniczny dla niektórych skojarzeń można określić w sposób analityczny lub doświadczalny. Stan graniczny części jest to stan, po osiągnięciu którego część ulega kasacji. Kryteria określania dopuszczalnych zużyć części: -dopuszczalne wymiary części -graniczne wytrzymałość części -graniczna intensywność zużycia części -graniczny koszt eksploatacji części. Warstwa wierzchnia elementów maszyn. Warstwę wierzchnią materiału stanowi warstwa ograniczona zewnętrzną powierzchnią przedmiotu i wewnętrzną powierzchnią znajdującą się w głębi materiału w pewnej odległości od powierzchni. Warstwa ta wykazuje odmienne właściwości fizyczne i chemiczne w stosunku do położenia materiału Wewnętrzna granica warstwy wierzchniej jest wyznaczona przez punkty, w których występują graniczne wartości tej cechy warstwy wierzchniej, których grubość jest największa. Budowa warstwy wierzchniej. 1-zanieczyszczenie powierzchni metalu gazami, parami, wodą. 2-adsorbowane tlenki, azotki, siarczki metali. 3-krystolity zniszczone obróbką. 4-metal odkształcony plastycznie i steksturowany 5-metal odkształcony plastycznie 6-metal odkształcony sprężyści 7-rdzeń-metal o strukturze nienaruszonej obróbką. Podstawowymi elementami warstwy wierzchniej są: -powierzchnia warstwy wierzchniej, -strefy warstwy wierzchniej w głębi materiału pod powierzchnią rzeczywistą. PN jako elementy oceny warstwy wierzchniej zawiera: -fotografię powierzchni z opisem jej wad, -ocenę chropowatości powierzchni(wykres udziału nośnego,Ra), -strukturę metalograficzną warstwy wierzchniej, -rozkład mikrotwardości, -rozkład naprężeń wewnętrznych. Analiza struktury geometrycznej powierzchni. Nierówność powierzchni oceniamy jako: -błędy kształtu(nierówności I-go rodzaju), -błędy falistości(nierówności II-go rodzaju), -błędy chropowatości(nierówności III-go rodzaju). Powierzchnia z wyraźnie ukierunkowaną strukturą geometryczną nazywa się powierzchnią o strukturze anizotropowej;bez ukierunkowania-o strukturze izotropowej. Parametry wysokościowe: Ra, Rtm,Rt Parametry horyzontalne: S Sm Wykres udziału nośnego, wykres zliczeń liczby pierwiastków, wykres rozkładu rzędnych profilu. Dodatkowo wyznacza się funkcję autokorelacji i funkcję gęstości widmowej. Charakterystyka falistości Falistość jest to zbiór okresowo powtarzających się nierówności, charakteryzujących się tym, że wysokość nierówności jest zawsze co najmniej 40-to krotnie mniejsza od średniego odstępu między wierzchołkami. Parametry falistości -wysokość falistości -średni odstęp falistości Charakterystyka wad struktury geometrycznej powierzchni: a)przerwy w ciągłości ukierunkowania lub w charakterze struktury geometrycznej -skazy, -rysy, -pęknięcia. b)błędy kształtu -odchylenie liniowości -odchylenie okrągłości Mikrostruktura warstwy wierzchniej jest charakteryzowana przez podanie faz stałych, składników mikrostruktur oraz ziaren w fazach. Optyczny obraz mikrostruktury uzyskuje się metodami mikroskopii optycznej i elektronowej. Do wielkości mechanicznych zalicza się: -twardość, -naprężenia własne. Twardość stanowi cechę materiału określającą opór materiału na odkształcenie spowodowane działaniem penetratora. Metody pomiaru twardości różnią się kształtem penetratora, siłą włączania penetratora. W zależności od siły oddziaływania penetratora: -makrotwardość-pow 10N -mezotrwardość-1-10N -mikrotwardość-poniżej 1N Mikrotwardość powinna być mierzona na przekroju warstwy wierzchniej, prostopadle do rdzenia materiału, na zgładach skośnych, itd. W rutynowych badaniach mikrotwardości stosuje się metodę Vickersa lub Knoopa. Naprężenia własne lub wewnętrzne są to naprężenia istniejące w strefach warstwy wierzchniej po zakończeniu procesu technologicznego części. Dokonując prezentacji wyników należy podać rodzaj naprężeń(ściskające lub rozciągające),kierunek naprężeń,metodę pomiaru naprężeń własnych. Wyróżniamy następujące rodzaje naprężeń: I-go rodzaju(równoważne w obszarach wspomnianych z wymiarami materiału w skali makro). II-go rodzaju równoważące się w obszarach odpowiadających ziarnom III-go rodzaju i mniejszym. Metody pomiaru: Naprężenia wewnętrzne są mierzone metodą usuwania następnych warstw przez trawienie chemiczne lub elektrochemiczne i pomiar odkształceń próbki,lub metodą rentgenowską-opartą na efekcie dyfrakcji promieniowania w sieci kryształów badanego materiału. Wpływ stanu warstwy wierzchniej na zużycie. Wpływ chropowatości. Powierzchnie zbyt gładkie źle utrzymują smar, który może zostać wyciśnięty co powoduje metaliczny styk i zużycie adhezyjne. Powierzchnie o dużej chropowatości zaczepiają o siebie powodując duże zużycie ścierne, w związku z tym powierzchnie muszą być gładkie na tyle aby mogły utrzymać warstwę smaru. ”Optymalna” powierzchnia tworzy się w wyniku docierania. Najkorzystniej jest aby powierzchnia po obróbce miała chropowatość zbliżoną do powierzchni dotartej, wówczas czas docierania skraca się, jak również zużycie części. Optymalna chropowatość pow.Ra=0,1-1,25 Przy względnym kierunku ruchu równoległym do śladów obróbki powstaje korzystny układ podczas tarcia przy małych naciskach i prędkościach, gdy jeden z elementów układu jest nasycony smarem. Przy dużych naciskach i prędkościach należy unikać równoległych śladów obróbki. Najlepsza jest struktura bezkierunkowa. W odróżnieniu od pierwotnej chropowatości, której oddziaływanie szybko się zmniejsza na skutek tworzenia się chropowatości eksploatacyjnej wpływ falistości występuje zwykle w całym okresie eksploatacji maszyn. Zbyt wysoka falistość powoduje większe zużycie oraz zmniejszenie rzeczywistej powierzchni styku. Stan naprężeń własnych ma wpływ na odporność na zużycie ścierne. Obecność naprężeń ściskających poprawia odporność na zużycie. Wpływ utwardzania na odporność na ścieranie nie jest jednakowy, jednak uważa się że im większa twardość metalu, tym bardziej jest on odporny na zużycie, zwłaszcza w warunkach smarowania. W warunkach tarcia suchego niekiedy obserwuje się wzrost zużycia ze wzrostem twardości. Zmniejszenie intensywności zużycia(technologiczne) Zużycie ścierne: -zwiększenie twardości warstwy wierzchniej powyżej twardości pyłów ściernych osiąga się to przez nawęglanie, napawanie, pokrycia galwaniczne np. chromowanie -poprawa smarowania Zużycie adhezyjne: -zwiększenie twardości i zmniejszenie plastyczności warstwy wierzchniej -bardzo skuteczne smarowanie -zmniejszenie obciążeń -fizykochemiczna ochrona warstwy wierzchniej polegająca na stosowaniu pokryć niemetalicznych(nasiarczanie, fosforowanie, oksydowanie, emaliowanie) Zużycie cieplne(adh II): -zwiększenie odporności cieplnej elementów trących(odp.azot i obr.cieplna) -powłoki i pokrycia -zmniejszenie ilości ciepła powstającego w strefie współpracy Wpływ stanu warstwy wierzchniej na wytrzymałość zmęczeniową. Wpływ chropowatości: 50-70% im gładsza tym mniejsze karby i mikrokarby - wytrzymałość większa. Promień zaokrąglenia wgłębień -im większy tym wytrzymałość większa 30-50%-utwardzenie ma duży wpływ na wytrzymałość zmęczeniową. Jest wprostproporcjonalny od twardości oraz granicy plastyczności. Głębokość utwardzenia również wywiera wpływ-powinna być 0,1-0,2 10-70% wprowadzenie naprężeń ściskających poprawia wytrzymałość zmęczeniową, rozciągających-pogarsza. Odporność korozyjna chropowatość: -im mniejsza nierówność powierzchni tym odporniejsza na korozję. naprężenia: -ściskające-poprawiają odporność na korozję chemiczną. Uważa się że materiały w których zalegają naprężenia są bardziej skłonne do korozji elektrochemicznej. Utwardzanie przez zgniot: obniża odporność na korozje. Istota i cel obróbki powierzchniowej 1. Zwiększenie trwałości części maszyn 2. Zwiększenie niezawodności dzięki większej jednorodności warstwy 3. Zmniejszenie ciężaru i objętości części maszyn 4. Zmniejszenie kosztów materiałowych przez zastąpienie materiałów tańszymi 5. Ułatwienie wykonania wstępnych operacji procesu technologicznego 6. Zwiększenie walorów estetycznych powierzchni 7. Nadanie powierzchni pewnych właściwości fizycznych Klasyfikacja metod obróbki powierzchniowej (Jako podstawowe kryterium przyjęto wpływ na wymiary przedmiotu) 1. ubytkowa 2. bezubytkowa -utwardzająca (przyrost twardości spowodowany zmianą struktury) - dyfuzyjna - występuje zmiana składu chemicznego warstwy wierzchniej na skutek procesów dyfuzyjnych 3. przyrostowa Metody obróbki ubytkowej mają na celu poprawę gładkości powierzchni oraz dokładności wymiarowo-kształtowej. Dzieli się na: 1. wiórową - toczenie diamentowe, wytaczanie diamentowe, frezowanie gładkościowe 2. ścierną - gładzenie, dogładzanie, docieranie, polerowanie(tarczowe, taśmowe, strumieniowe, wibracyjne, magnetyczne) Spośród różnych metod obróbki skrawaniem stosowane jest najczęściej toczenie bardzo dokładne umożliwiające uzyskanie bardzo małej chropowatości powierzchni. Stosuje się materiały twarde typu diament naturalny, syntetyczny, azotek boru (np. toczenie diamentowe tłoka) Polerowanie - obr. gładkościowa której celem jest zmniejszenie chropowatości powierzchni, nadanie jej połysku oraz częściowa zmiana cech warstwy wierzchniej. Polega na wypełnianiu wgłębień nierówności przez pokrycie ich warstwą metalu o strukturze bezpostaciowej. Odmiany polerowania: - tarczowe - za pomocą tarczy elastycznej, która pod naciskiem deformuje się, a po odjęciu nacisku powracają do pierwotnego kształtu. Taśma jest wykonana z filcu, wojłoku, sukna oraz naklejona materiałami ściernymi typu diament, węglik boru, azotek boru. - polerowanie taśmowe -naciągnięta między rolkami taśma ścierna napięta jest przez jedną z rolek i przesuwając się z prędkością 1040 [m/s], natomiast przedmiot obrabiany otrzymuje ręcznie lub mechanicznie dosuw. - strumieniowe -ziarna ścierne rozpędzane w strudze cieczy i gazu nabierają takiej energii kinetycznej, że wykonują pracę skrawania i odkszt. plastycznie warstwę skrawaną - wibracyjne -mechaniczno-chemiczne usuwanie materiału z obrabianej powierzchni a także wygładzanie nierówności przez plastyczne odkształcenie - magnetyczne -usuwanie cząstek materiału z powierzchni oraz wyrównywanie nierówności poprzez plastyczne odkształcanie ziarn proszkiem magnetycznym ściernym, który pod działaniem pola magnetycznego zagęszcza się i przylega do powierzchni. Polerowanie stosuje się dla: - czopów i krzywek wałka rozrządu - czopów wału korbowego Honowanie (gładzenie) -jest to obróbka powierzchniowa stosowana do obróbki otworów cylindrycznych, za pomocą specjalnej głowicy na której zamocowane są osełki ścierne. Głowica podczas obróbki wykonuje ruch posuwisto-zwrotny oraz jednocześnie ruch obrotowy. Honowanie stosuje się głównie do obróbki cylindrów, otworów w łbie i stopie korbowodu. W celu skrócenia okresu docierania cylindrów stosuje się gładzenie wstępne, a następnie wykańczające. Docieranie -sposób obróbki powierzchniowej, ściernej luźnym ścierniwem, w którym rolę ostrzy skrawających spełniają proszki ścierne dostarczone w postaci zawiesiny w cieczy lub paście, znajdujące chwilowe oparcie w dociskaczu spełniającym funkcję części chwytowej narzędzia. Stosuje się do pierścieni tłokowych. Dogładzanie oscylacyjne -ścierna obróbka powierzchniowa, usuwa się drobne nierówności, powstałe po poprzedniej obróbce za pomocą pilników ściernych wykonujących ruch oscylacyjny. Stosowanie: dogł. czopów, krzywek Obróbka elektrochemiczna -muszą być przewodnikami, materiały zanurzone w przewodzącym elektrycznie roztworze, proces elektrolizy. Obróbki bezubytkowe utwardzające - nagniatanie - hartowanie powierzchniowe - obr. cieplno-mechaniczna - laserowa NAGNIATANIE -polega na plastycznym deformowaniu warstwy wierzchniej przez nacisk w temp otoczenia przy użyciu narzędzi o twardości większej niż twardość powierzchni obrabianej. Wskutek wywieranej przez narzędzie odkształceń sprężysto-plastycznych następuje zgniot warstwy wierzchniej oraz zmiana orientacji kierunkowej ziarn metalu. Wyróżniamy statyczne (siły nagniatania są stałe i działają statycznie), oraz dynamiczne (siły są zmienne i działają dynamicznie) Statyczne: - naporowe toczne -ruch obrotowy elementów nagniatających, które toczą się po obrabianej powierzchni przedmiotu pod obciążeniem statycznym działających sił (krążkowanie, kulowanie, rolkowanie) - naporowa ślizgowe -element nagniatający twardy i gładki jest dociskany do powierzchni obrabianej z odpowiednią siłą wskutek ruchu względnego przesuwa się po obr. przedmiocie powodując wywieranie tarcia ślizgowego Dynamiczne -celem jest umocnienie warstwy ściernej - odśrodkowe -cyklicznie skoncentrowane uderzenia powierzchni przez elementy mogące przemieszczać się promieniowo w gniazdach głowicy nagniatającej (obrotowe, impulsowe, mimośrodowe, strumieniowe) - strumienie kulkowe -strumień stalowych, żeliwnych lub innych kulek poruszających się z dużą prędkością nadaną przez czynnik mechaniczny (pneumokulowanie, wibracje) NAWĘGLANIE -wałki rozrządu, popychacze, koła zębate AZOTOWANIE -koła rozrządu, wały korbowe, tuleje cylindrowe, wały rozrządu NASIARCZANIE -tuleje cylindrowe CHROMOWANIE DYFUZYJNE -warstwa nasycona chromem charakteryzuje się dużą odpornością korozyjną w wysokiej temperaturze ok.1000 ^oC. ALUMINIOWANIE -nasycenie warstwy wierzchniej Al w celu zwiększenia odporności na utlenianie w wysokiej temperaturze, oraz odporności na korozję atmosferyczną. KRZEMOWANIE -zwiększa się odporność na zużycie i korozję BOROWANIE -pozwala uzyskać dużą odporność na ścieranie, korozję i temp. Stosuje się chromowanie pierścieni, denka tłoka stalowego IMPLANTACJA JONOWA -każdy pierwiastek może być wprowadzony do warstwy wierzchniej dowolnego ciała stałego umieszczonego w komorze próżniowej, z wykorzystaniem strumienia jonów o dużej prędkości, mających dużą energię. Podział obróbki powierzchniowej przyrostowej 1 powłoki metalowe a. galwaniczne -cynkowanie, niklowanie, kadmowanie b. chemiczne -chromowanie, niklowanie c. natryskowe -płomieniowe, elektrołukowe, plazmowe, indukcyjne d. ogniowe -cynkowe, cynowe, aluminiowe e. napawane -gazowe, elektrołukowe, elektrożużlowe, plazmowe 2. powłoki konwersyjne 3. powłoki niemetalowe - emalierskie - lakierowe a. naniesione pędzlem b. zanurzane c. polewane strumieniem d. natryskiwane - z tworzyw sztucznych - inne a) grafitowe b)eksploatacyjne c) powłoki konserwacyjne Powłoki galwaniczne Galwaniczne osadzanie powłok odbywa się w specjalnych wannach w których przedmiot obrabiany jest katodą, natomiast anodą jest materiał pokrycia. Mogą być również stosowane anody nieroztapialne. Materiał pokrycia dodawany jest do elektrolitu w postaci soli i uzupełniany. Obie elektrody są zanurzone w odpowiednim elektrolicie i podłączone do źródła prądu stałego. Wszystkie powłoki galwaniczne cynkowe stosowane są do ochrony powierzchni stalowych przed korozją. Powłoki kadmowe są trwałe (lepsze od Zn), ale Cd jest drogi, wykonuje się rzadko Miedziowanie podwarstwa pod nikiel i chrom oraz w celu ochrony przed nawęglaniem Niklowanie powłoki ochronno-dekoracyjne Chromowanie miękkie - do osłony przed korozją twarde - w celu zwiększenia odporności na zużycie. Powłoki Powłoki Chemiczne Nakładanie powiek odbywa się w pojemniku zawierającym roztwór soli nakładany na metal. Procesy osadzania metalu z roztworu zachodzą tylko na następujących metalach : Ni,Co,Fe ,Al. Powłoki natryskowe Metoda natryskowa stosowana jest głównie do regeneracij zużytych części maszyn-czopów ,wałów ,łożysk itp.Istota procesu polega na roztopieniu metalu ,rozpyleniu go i skierowaniu go za pomocą sprężonego powietrza na materiał. Wyróżniamy natryskiwanie -płomieniowe(pistolet)-materiał powłokowy podawany jest do pistoletu i strumień tlenu kierowany do dyszy, jako gaz palny stosuje się acetylen propan. -elektrołukowe przez prowadnice podaje 2 druty między ich końcówkami jarzy się łuk elektryczny. Strumień sprężonego powietrza odrywa z elektrod roztopione cząstki metalu i kieruje je na podłoże. -plazmowe - przy nagrzewaniu pow. powyżej 1300C następuje jego dysocjacja i przejście w stan atomowy. Podczas podwyższania temp. następuje oderwanie elektronów i jonizacja gazu. W plazmotronach łuk jarzy się między przedmiotem obrabianym a elektrodą wolframową. -indukcyjne- drut na wyjściu z prowadnicy jest roztopiny za pomocą wysoko- -częstotliwościowego induktora i kierowany na podłoże sprężonym powietrzem - detonacyjne Powłoki ogniowe Przez zanurzanie części stalowych lub żeliwnych w ciekłym niskotopliwym metalu i wyciągnięcie po krótkim czasie zanurzenia (Zn,Sn,Al,Pb). Powłoki napawane w trakcie napawania pręt podawany ulega stopieniu w łuku elektrycznym lub płomieniu gazowym i jest nakładany jednocześnie na roztopione podłoże tworząc strukt. metaliczną. -acetylen -tlen -łukowe ,elektrodą otuloną(temp. łuku roztapia podłoże) -łukowe elektrodą nietopliwą (wprowadza się dodatkowy materiał) -łukowe elektrodą topliwą(w osłonie argonu tlenu CO2) -łukiem krytym -żużlowe (stopienie mat. dodatkowego ciekłym żużlem) -plazmowe(stopienie w łuku plazmowym) Inne powłoki metalowe -cierne -miedzi brązu mosiądzu na stali lub żeliwie .W tech. występuje zjawisko szczepiania i przenoszenia mat . podczas tarcia. Powłoki konwersyjne Nieorganiczne wytwarzane na powierzchni metali w wyniku działania roztworów powodujących przemianę warstwy wierzchniej nierozpuszczalne w wodzie związki tworzące warstwę o charakterze ochronnym (fosforowanie) Powłoki kołnierzowe Szeroko stosowane w celu ochrony przed korozją atmosferyczną oraz do nadania wyrobom estetycznego wyglądu. - pędzlem - polewanie wielostrumieniowe - natryskowe pneumatyczne (pistolet) - natryskowe hydrodynamiczne - natryskowe elektrostatyczne Powłoki z tworzyw sztucznych Substancje o konsystencji proszków past i farb Inne powłoki niemetalowe -grafitowe - naniesione pistoletem grafit + mat. wiążący (płaszcze tłoków) -konserwacyjne -eksploatacyjne Zastosowanie Natryskowe : czopy wałów , koła zębate rozrządu , wałki pompy olejowej popychacze zaworów. Metody pomiaru zużycia części 1.Metoda pomiarów metrycznych - duże wartości zużyć możliwe do zastosowania gdy występuje deformacja 2. Metody sztucznych baz - polegają na nacięciu na powierzchni badanej rowka lub odciśnięciu wgłębienia w postaci stożka .Wadą jest spiętrzenie materiału wokół rysy.Dla części nowych mierzy się średnicę odcisku przy docieraniu. 3. Profilografowa - stosuje się przy bardzo małych zużyciach (mniejszych niż chropowatość początkowa) Określa się na podstawie parametrów Rt , Rtm 4. Wagowa - polega na pomiarze masy elementu przed i po próbie pracy Stosuje się do elementów , których ciężar jest niewielki - np. pierścienie tłoków , panewki. 5. Metoda chemiczna - pomiar składu chemicznego oleju 6. Metoda izotopowa - polega na wprowadzeniu do części trących wkładek napromieniowanych i następnie pomiarze radioaktywności oleju. Procesem technologicznym naprawy - nazywamy część procesu produkcyjnego stanowiącego kompleks czynności wykonywanych w ściśle określonej kolejności przez wyspecjalizowanych robotników w celu przywrócenia sprawności technicznej poj. mech. Wszystkie operacje procesu technologicznego dzielimy na operacje podstawowe związane bezpośrednio z naprawą pojazdów oraz pomocnicze. Do podstawowych oper. zaliczamy: 1 prace demontażowe 2 mycie 3 weryfikacja 4 regeneracja 5 produkcja części 6 kompletowanie 7 montaż 8 badanie zespołów 9 malowanie 10 kontrola jakości Do pomocniczych procesów zaliczamy: 1) transport 2) magazynowanie 3) obsługa i naprawy oprzyrządowania 4) produkcja i naprawy narzędzi zaopatrzenie energetyczna ZASADY PRZYJMOWANIA POJ. DO NAPRAWY Do naprawy przyjmowane są pojazdy: 1 po wyczerpaniu normy przebiegu, między naprawcze 2 Po awarii lub wypadku drogowym 3 Po dłuższym okresie przechowywania Mycie zewnętrzne może być ręczne (szczotki, skrobaki). Mycie zespołów- stosuje się skrobaki, szczotki druciane. Demontaż pojazdu na zespoły - jest procesem technologicznym podziału pojazdu na składowe elementy konstrukcyjne. Błędy przy demontażu: 1 stosowanie złych narzędzi 2 brak oprzyrządowania 3 stosowanie nieprzewidzianych ruchów roboczych 4 demontaż zespołów nie oczyszczonych 5 nieprzestrzeganie określonej kolejności demontażu 6 niestosowanie wstępnego rozluźnienia połączeń. Klasyfikacja części: Głównym celem jest określenie stanu technicznego poszczególnych części i stopnia ich dalszej przydatności. Części są segregowane na trzy grupy: 1 nadające się do montażu 2 wymagające regeneracji 3 wybrakowane Do weryfikacji może służyć metoda defektoskopii elektromagnetycznej. Metody usuwania skutków zużycia: 1 wymiana części 2 stosowanie części o wymiarach naprawczych 3 wymiana fragmentu części (tulejowanie otworów) 4 regeneracja części (odtwarzanie kształtów geometrycznych i wymiarów, usuwanie uszkodzeń) Do metod regeneracji zaliczamy: napawanie, nanoszenie powłok galwanicznych, metalizacja natryskowa, nanoszenie powłok z tworzyw sztucznych. Docieranie zespołów - końcowy etap procesu technologicznego produkcji lub naprawy, w trakcje którego części dopasowują się do siebie. Kompletowanie części - gromadzenie, selekcja, dobór ilościowy i jakościowy części, zaopatrzenie w części stanowisk montażowych. BADANIE ZESPOŁÓW I PODZESPOŁÓW PO NAPRAWIE Stanowiska można podzielić na: 1 bez obciążenia 2 pod obciążeniem (z hamulcem) Pracochłonność poszczególnych etapów 1 mycie zewnętrzne 1% 2 demontaż 4-5 % 3 mycie części 1-2 % 4 weryfikacja 1 % 5 regeneracja 30-40 % 6 kompletowanie 1 % 7 montaż 38 % 8 docieranie 2 % 9 malowanie 5 % 10 inne 10 % Metody organizacji naprawy pojazdów mechanicznych: 1 indywidualne - polega na zdjęciu z pojazdu wymagających naprawy podzespołów i części, i po naprawie kierowane są z powrotem do tego samego pojazdu. 2 wymiany zespołów - zespół bazowy nie oczekuje na naprawę zdjętych z niego zespołów. Po naprawie zespołu bazowego montuje się na nim zespoły pobierane z magazynów.

TARCIE Tarcie - jest to zjawisko przeciwdziałające ruchowi skontaktowanych ciał. Tarcie może być: -pozytywne, pożądane w zespołach tj. sprzęgła, hamulce, paski klinowe, przekładnie -negatywne stwarza opory ruchu a przez to i zużycie części współpracujących np. łożyska tłoki pierścienie Ze względu na rodzaj ruchu: - spoczynkowe - ruchowe Tarcie spoczynkowe określa się jako opór przeciwdziałający przemieszczeniu się skontaktowanych ciał pozostających w spoczynku np. na sprzęgle przy braku poślizgu. Siła tarcia daje odpowiedni moment na sprzęgle umożliwiający przeniesienie momentu obrotowego od silnika na koła pojazdu i na hamulce. Współczynnik tarcia spoczynkowego jest większy od wsp. tarcia ruchowego. Tarcie ruchowe występuje wówczas gdy dwa ciała przemieszczają się ślizgając się lub tocząc względem siebie. Ze względu na cechy ruchu: - ślizgowe - toczne - wiertne Tarcie ślizgowe przy którym dla różnej od zera prędkości względnej w punkcie styku wartości {P} obu skontaktowanych ciał są różne. Przy tym tarciu wszystkie pkt. rzeczywiste powierzchni styku ślizgają się po sobie np. łożysko ślizgowe, ukł. tłok, cylinder, sprzęgła. Tarcie toczne przy którym prędkości obu ciał w punkcie styku są równe a ruch jednego ciała względem drugiego powoduje obrót ciała wokól osi przechodzącej przez punkt styku i leżącej w płaszczyźnie stycznej obu ciał. Opory tarcia tocznego są mniejsze od ślizgowego np. łożysko toczne i przeładnie zębate. Tarcie wiertne jest wywołane obrotem ciała wokół osi prostopadłej do powierzchni tarcia. Podział ze względu na rodzaj styku: - suche - płynne - mieszane - graniczne Tarcie suche występuje w skojarzeniach w których, praktycznie nie występuje doprowadzanie smaru np. przeguby gąsienicy ciągników, resory samochodów, hamulce. Przy tarciu suchym wydziela się zawsze dużo ciepła. Ciepło to nagrzewa warstwę wierzchnią do wysokiej temperatury prowadząc do spadku wytrzymałości, wzrostu intensywności zużywania, a w skrajnym przypadku do zatarcia. Tarcie płynne-polega na tym, że powierzchnie są oddzielone od siebie warstwą smaru o grubości większej niż 0,5μm a ruch cieczy jest podporządkowany prawom hydrodynamiki. Opory ruchu i współczynnik tarcia jest mały. np. łożyska korbowodowe, Tarcie mieszane- polega na tym, że powierzchnie są oddzielone warstwą smaru dostateczną do tego aby styk powierzchni ograniczał się do najwyższych wierzchołków chropowatości np. układy rozrządu, cylinder pierścień Tarcie graniczne - w wyniku szeregu prac odkryto, że istnieją pewne substancje których warstwy są wyjątkowo odporne na wysokie naciski. Tarcie występujące wówczas nazywamy tarciem granicznym. Grubość smaru 0.1-0.5μm. Warstwa graniczna przy obfitym dopływie smaru zapewnia odnowienie warstwy zniszczonej w wyniku nagrzania chroni części przed zużywaniem. Tarcie graniczne zapewniają różne substancje dodawane do smaru np. grafit lub dwusiarczek molibdenu. Zdolność smaru do tworzenia warstw granicznych nazywa się smarnością. Hipotezy tarcia suchego: 1.Hipoteza mechaniczna Prawo Amontonsa T=μ N T-siła tarcia N - siła skierowana prostopadle do pow. tarcia μ- współczynnik tarcia Wzór Coulomba T=A+μN A-siła adhezji Teoria pokonywania nierówności powierzchni: współczynnik tarcia nie zależy od N siła A nie zalezy od rzeczywistego pola styku Wzór Boudena: teoria tworzenia i niszczenia zczepień, opory tarcia są sumą oporów ścinania nierówności zczepionych i przepychania odkształconego materiału. 2.Teorie molekularne Tomlinsona - opory tarcia są oporami przyciągania molekularnego. Dieriagina - cechy teorii pokonywania chropowatości molekularnej, nie uwzględnia własności materiałów. 3. Teoria mechaniczno-molekularna Kłagielski - tarcie jest sumą pokonywania zczepień, chropowatości i przyciągania molekularnego. SMAROWANIE Nazwą smarowanie przywykło - się określać czynności wprowadzania smaru do przestrzeni między trącymi częściami maszyny lub zespołu. Zadania smarowania: -zmniejszenie tarcia -chłodzenie powierzchni -ochrona przed korozją W praktyce eksploatacji samochodów stosuje się smary płynne, maziste lub stałe. Smarami nazywamy substancje charakteryzujące się : -małym tarciem wewnętrznym oraz zdolnością do przylegania do powierzchni tarcia -zdolnością do tworzenia warstw granicznych czyli smarności Wszędzie tam gdzie warunki wymagają stworzenia b. małych oporów tarcia, przy częściach silnie obciążonych i trących się z dużymi prędkościami w warunkach wydzielania dużych ilości ciepła stosuje się smarowanie olejami. W innych przypadkach np. łożyska układu kierowania oraz tam gdzie konstrukcja nie zapewnia zamkniętej obudowy stosuje się smary maziste. Smary stałe stosuje się jako dodatek do olejów, smarów mazistych pracujących w niedogodnych warunkach. Cechy smarów: - gęstość - lepkość dla smarów płynnych - penetracja dla smarów mazistych - smarność - charakterystyczne temperatury: krzepnięcia (oleje), kroplenia i topnienia (maziste) - intensywność starzenia Gęstość- stosunek masy do objętości Lepkość jest miarą tarcia wewnętrznego cieczy - im większa jest lepkość tym wolniej ciecz wypływać będzie z otworu o ustalonej średnicy. Lepkość maleje ze wzrostem temperatury. Penetracją określa się możliwość wciskania w smar mazisty pod znormalizowanym obciążeniem metalowego stożka. Im twardszy smar tym mniejsza wartość penetracji. Penetracja wzrasta ze wzrostem temperatury. Smarność oleju jest to odporność na przerywanie warstwy granicznej utworzonej przez olej. Najlepsze własności smarne mają olej Hipoidalny i smar grafitowy. Możliwości zastosowania smarów ograniczają krytyczne temperatury. W wyniku dostatecznie niskiej temperatury olej krzepnie tracąc swe właściwości. Smar mazisty przestaje spełniać swe zadanie gdy przechodzi w stan płynny. Temperatura kroplenia jest to temp. w której spływa pierwsza kropla płynu z próbki smaru mazistego. Starzeniem nazywa się skłonność smaru do utraty początkowych własności fizykochemicznych i mechanicznych. Smar traci własności ochraniające części przed tarciem i korodowaniem. W wyniku starzenia zachodzi wyraźne zwiększenie liczby kwasowej, rośnie zawartość popiołu, sadzy, zanieczyszczeń mechanicznych oraz maleje lepkość. Przydatność smaru określa się poprzez badania zużyciowe. Smary stosowane do łożysk tocznych i przekładni zębatych, które powinny zapewniać tworzenie warstw granicznych badane są na specjalnym przyrządzie (aparat czterokulkowy) Za jego pomocą można zbadać czas pracy po którym następuje zatarcie lub nacisk , przy którym następuje zatarcie. W okresie początkowym następuje wzrost własności użytkowych. Rośnie w nim zawartość substancji smarnych co poprawia warunki pracy. Podział smarowania: W układach trybologicznych pojazdu silnikowego występuje smarowanie przy tarciu płynnym i przy tarciu granicznym. Smarowanie przy tarciu płynnym charakteryzują następujące własności: 1.Grubość filmu olejowego 10^-1-10^-2[μm] 2.War. smarowania zależne są od własności czynnika smarującego kształtu szczeliny olejowej i ruchu powierzchni. 3.Warunki smarowania są niezależne od własności elementów układu z wyjątkiem: -własności sprężystych jeśli powodują zmianę kształtu szczeliny smarnej -własności termicznych jeśli wpływają na temperaturę filmu olejowego 4.Tarcie w układzie nie podlega klasycznym prawom tarcia 5. Współczynnik tarcia określa własności smaru Smarowanie przy tarciu granicznym określają: 1. Typowa granica filmu olejowego 10^-6 [mm] 2. Wartości smarowania (nośność grubość i wytrzymałość filmu olejowego) zależne są od molekularnych własności smaru i elementów układu trybologicznego 3. War. smarowania są niezależne od kształtu i prędkości przemieszczania się ciał jeżeli nie wpływają one na temperaturę generowaną w procesie tarcia 4. Tarcie podlega klasycznym prawom tarcia Współczynnik tarcia osiąga wartości od 0.05 do 0.1 Tarcie płynne: 1. Smarowanie hydrostatyczne przy którym czynnik smarujący wtłaczany jest pod ciśnieniem między powierzchnie tarcia. W maszynach typu stacyjnego gdzie nacisk jednostkowy jest stały w czasie poduszkę smarową wytwarza się na drodze hydrostatycznej tłocząc do odpowiedniej przestrzeni między powierzchniami smar pod takim ciśnieniem aby nacisk normalny był zrównoważony. 2. Smarowanie hydrodynamiczne: (HD), przy którymprzepływ czynnika smarującego jest uwarunkowany względnym ruchem tych powierzchni. Ciśnienie w takiej warstwie smaru powstaje gdy: - istnieje odpowiednia różnica prędkości względnej - między powierzchniami zostaje wprowadzony czynnik smarujący o odpowiedniej lepkości - powierzchnie tarcia tworzą szczelinę zbieżną o odpowiednim kącie nachylenia - pomiędzy powierzchniami istnieje dostateczny luz Współczynnik tarcia wynosi około 10^-3 3.Smarowanie elastohydrodynamiczne przy którym występują odkształcenia powierzchni tarcia i jednoczesny wzrost lepkości wskutek wzrostu ciśnienia w filmie olejowym w strefie styku Współczynnik tarcia 5•10^-2 W tych warunkach pracują układy trybologiczne, w których styk ma charakter punktowy lub liniowy (łoż. toczne, przekł. zębate itp.) Występują: -odkształcenia współpracujących ciał -zmiany lepkości czynnika pod wpływem ciśn ZUŻYCIA: Starzeniem fizycznym nazywamy procesy fizykochemiczne zachodzące w materiałach części pojazdów mechanicznych na skutek otoczenia powodujące nieodwracalne zmiany wymiarów i własności użytkowych. Zużywaniem nazywamy proces stopniowego niszczenia części pod wpływem czynników fizykochemicznych działających przez cały okres użytkowania części. Charakterystyki zużywania Intensywność liniowa: In=h/s = h/v•t=Vz/V h - grubość oddzielonej warstwy s - droga tarcia Intensywności masowe: Im=m/s m - masa części Intensywność objętościowa Iv=v/s; v - objętość Szybkość zużywania to zmiana wymiaru liniowego w jednostce czasu V2=h/t wg E. Rabinowicz: Podstawowe formy zużycia - adhezyjne - ścierne - korozyjne - zmęczenie powierzchniowe drugorzędne: - fretting - kawitacja - erozja wg. H. B. Peterson: - adhezja - niszczenie powierzchniowe - oderwanie - zmęczenie - skrawanie - stopienie - deformacje plastyczne - zatarcie wg. B. Kostecki: - normalne mechanochemiczne przez utlenianie ścierne - patologiczne: - zczepienia I-go i II-go rodzaju - fretting - mechaniczne zużycie ścierne - zmęczenie przy toczeniu - korozja - kawitacja - erozja wg. I. W. Kragielski: - zmęczeniowe niszczenie warstw wierzchnich przy sprężystym lub plastycznym charakterze odkształceń w strefach rzeczywistego kontaktu oraz doraźne oddzielanie materiału przez mikroskrawanie. W literaturze zachodniej występuje jeszcze podział zużycia na słabe i intensywne oraz zerowe i mierzalne. 2 grupy: ścierne; quasistatyczne; utlenianie adhezyjne W przypadku tego zużycia ubytek materiału z powierzchni zaczyna się natychmiast po rozpoczęciu procesu tarcia i trwa przez cały okres użytkowania. Jest to charakterystyczne dla tarcia ślizgowego lub ślizgowo-tocznego. Adhezyjne -dynamiczne zczepienie I-go rodzaju zczepienie II-go rodzaju Charakterystyczne dla tarcia tocznego to przez bardzo długi okres nie ma ubytku materiału z powierzchni, a występują jedynie zmiany w warstwie wierzchniej dopiero po bardzo długim okresie tarcia zaczyna się ubytek materiału z powierzchni. I - docieranie II - normalna eksploatacja (wielokrotnie dłuższy od I) III - przyspieszenie zużycia (awaryjne) W okresie docierania intensywność zużycia jest max. a następnie się stabilizuje. Następuje dopracowywanie się powierzchni mających chropowatość pochodzenia produkcyjnego. W tym okresie rośnie rzeczywista powierzchnia styku obr. części, stabilizuje się stan naprężeń i odkształceń w warstwie wierzchniej. II - Intensywność zużywania jest stała, niewielka III - Zaczyna się w chwili, gdy nastąpiło naruszenie normalnego zużywania w wyniku przekroczenia luzu charakterystycznego dla danej pary tnącej. Okres III bywa również określony jako przejścia od warstwy wierzchniej do rdzenia. Krzywe zużycia quasistatycznego: Kregielski wyróżnia: 1. Odkształcenie sprężyste materiału przez nierówności drugiego ma miejsce, gdy obciążenie i adhezja nie prowadzą do powstawnia w strefie styku naprężeń przewyższających granice plastyczności. Zużycie materiału możliwe jest tylko w wyniku zmęczenia tarciowego. (c•Re/E)^2 l-współczynnik n⇒∝ (do zniszczenia) 2.Odkształcenie plastyczne zachodzi, jeśli naprężenia w styku osiągają granice plestyczności ale materiał opływa zagłębione nierówności drugiego ciała. Zużycie ma charakter zmęczenia małocyklowego. ^2 1< n < ∝ c= 3 ÷ 6 3. Mikroskrawanie zachodzi wtedy, gdy naprężenie w strefie styku osiąga graniczne wartości. Proces zniszczenia zachodzi przy pierwszym zetknięciu się nierówności. - naprężenia styczne w połączeniu tarciowym. W tym przypadku n=1 Niszczenie adhezyjnego połączenia tarciowego bez przeniesienia materiału nie prowadzi bezpośrednio do zniszczeń, ale zmienia wartości naprężeń w strefie styku ułatwiając procesy zmęczeniowe. i n⇒∝ Nie ma przemieszczeń materiału Odrywanie kohezyjne zachodzi wtedy gdy wytrzymałość połączenia tarciowego jest wyższa od wytrzymałości leżącego głębiej materiału. Zachodzi wtedy głębokie wyrywanie i zużycie występuje przy pierwszych oznakach oddziaływania. Zużycie ścierne istnieje, gdy ubytek materiału warstwy wierzchniej jest spowodowany oddziaływaniem cząstek wskutek mikroskrawania, rysowania lub bruzdowania wówczas istnieje plastyczne odkształcenie czyli bruzdowanie wówczas skrawanie (mikroskrawanie) wówczas rysowanie Warunkiem koniecznym występowania zużycia ściernego jest większa twardość ciała wywołującego zużycie od twardości ciała zużywanego. Formy zużycia ściernego: 1.Ścieranie przez ziarna umocowane -współpraca materiałów ściernych (pilnik, osełka) z drugą powierzchnią (technolog.) -obrazuje zużywanie się materiałów 2.Ścieranie w obecności ścierniwa ,gdy w węźle tarcia ziarna mogą zagłębiać się w powierzchnię i stawać się umocowanymi , mogą się też przetaczać i ulegać rozdrobnieniu 3.Ścieranie w masie ściernej , gdy w elementach roboczych maszyn drogowych i górniczych Wyróżnia się również 2 formy zużycia ściernego: 1.Z przewagą niszczenia mechaniczno-chemicznego (plast.odkształcenie ) warstwy wierzchniej , jej utlenianie i niszczenie 2.Z przewagą niszczenia mechanicznego (procesy niszczenia doraźne ) - 1 forma H - twardość; m - metal; ś - ścierniwo. po I formie: Ra = 0,04 1,25 m Głębokość niszczonej warstwy 2•10^-7[m] Temperatura warstwy wierzchniej do 50°C Zmiany składu chemicznego: powstanie roztworów i eutektyk Względny wzrost twardości 2 ÷ 3 Współczynnik zwiększenia objętości warstwy wierzchniej 1.05÷1.08 Naprężenia: ściskające i rozciągające sposób niszczenia - kruche - plastyczne po II formie: Ra=0.16÷5 [μm] głębokość niszczenia warstwy do 2•10^-4 [m] temperatura do 50°C zmiany chemiczne - brak względny wzrost twardości: do 1.5 współczynnik zwiększenia objętości: 1 naprężenia: ściskające sposób niszczenia: plastyczno-kruche Wzór Chruszczowa-Babiczewa: Iz - intensywność zużycia ściernego k - wsp. zużycia ściernego N - obciążenie H -twrdość Hipoteza Spurra-Neweomba: E - moduł Younga wpływ własności materiału: 1. Twardość Iwz=b • H - względna odporność na zużycie 2. Wpływ stosunku twardości ścierniwa do twardości metalu: im większy tym zużycie intensywniejsze 3. Substancja smarująca - wzrost lepkości substancji smarującej prowadzi do zmniejszenia intensywności zużycia. Istnieje granica wzrostu powyżej, której efekt może być odwrotny. Ze wzgl. na wzrost temperatury tarcia w smarze o dużej lepkości występuje wzrost temperatury i lepkość może się obniżyć. 4. Wpływ atmosfery: dostarcza pył, który powoduje wzrost zużycia ściernego; powoduje również utlenianie powierzchni, co w przypadku braku pyłu zmniejsza zużycie ścierne. 5. Wpływ prędkości - cechą charakterystyczną zużycia ściernego jest znikomo mały wpływ prędkości na zużycie. 6. Wpływ obciążenia - zużycie liniowe jest wprost proporcjonalne do obciążeń zl=o•p•Δs 7. Wpływ temperatury - ilość ciepła, jaka wytwarza się w procesie ścierania jest niewielka. Przeciwdziałania zużyciu ściernemu: - elementy wykonywać z materiałów odpornych na ścieranie - stosowanie materiałów o odpowiedniej różnicy twardości - zmiany konstrukcyjne - dobór dodatków do smarów - odpowiednia filtracja powietrza, oleju itd. - przestrzeganie warunków obciążalności węzłów tarcia Zużycie adhezyjne to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej ciał współpracujących w wyniku powstawania i rozrywania połączeń adhezyjnych Występuje gdy: 1. w czasie rozruchu urządzeń 2. w przypadku zakłóceń w dostarczaniu oleju 3. we wszystkich przypadkach smarowania granicznego 4. przy zastosowaniu oleju o zbyt małej lepkości 5. przy nadmiernych prędkościach i przeciążeniach 6. w warunkach tarcia suchego Dzielimy na: I-go rodzaju ( na zimno ) - między wierzchołkami powierzchni zachodzą połączenia adhezyjne oraz na natychmiastowe rozerwanie tych połączeń. w warunkach większych prędkości i obciążeń wierzchołki są doprowadzane do stanu ciastowatego lub ulegają topieniu. W efekcie między nierównościami powstają mikropołączenia. Ten rodzaj nosi nazwę zużycia II-go rodzaju czyli na gorąco. Stan powierzchni przy zczepianiu I-go rodzaju: chropowatość Ra=10÷20 μm grubość niszczonej warstwy do0.5mm;temp. do100°C względny wzrost twardości do 2;naprężenia ściskające; charakterystyczne zniszczenia plastyczno-kruche Stan powierzchni dla II-go rodzaju: chrop. Ra=2.5÷5 μm; grubość zniszczonej warstwy - do 0.1 mm; temperatura warst. wierz. do 1500°C zmiany chemiczne i fazowe - hartowanie i odpuszczanie; wzgl. wzrost tward. - przy zahartowaniu m. do2, przy odpuszczaniu do 0.3; napręż. warstwy wierzch. ściskające i rozciągające charakter zniszczeń - plastyczne; procesy towarzyszące - utlenianie wysokotemperaturowe. Podczas zużycia II-go rodzaju zniszczenia zachodzą w cieńszej warstwie w porównaniu z I-go rodzaju. I rodzaju: Wzór Richarda: p - naciski Rpl - granica plastyczności V - objętość zużytej warstwy l - droga tarcia β - współczynnik wg. Hallinga: H - twardość wg. Yashimoto: tgθ - w modelu nierówności Wpływ substancji smarującej (lepkość, zmiany ze wzrostem temperatury ). Ważną rolę odgrywają dodatki chemiczne aktywne, sprzyjające tworzeniu warstwy granicznej. Wpływ atmosfery tarcia - tworzące się na powierzchni warstwy tlenków zapobiegają zczepianiu metali. Wpływ prędkości: w prędkośćiach od 0.025 ÷ 0.5 m/s - I rodzajod 0.5 ÷ 1.2 m/s - zużycie przez utlenianie od 1 ÷ 5 m/s II-go rodzaju Wpływ temperatury - wzrost nacisków i prędkości powoduje przyśpieszenie narastania efektu cieplnego. Podwyższona temperatura ułatwia zczepianie. Przeciwdziałanie zużyciu adhezyjnemu: I-go rodzaju: podwyższenie własności mechanicznych przez zgniot, hartowanie, nanoszenie pokryć elektrolitycznych, tworzenie ochronnych trwałych warstw niemetalurgicznych, tworzenie struktór wtórnych na powierzchni tarcia i w warstwie wierzchniej, dobór materiałów o małej skłonności do szczepiania. II-go rodzaju: uszlachetnianie składnikami stopowymi, specjalna obróbka cieplna, stwarzanie warunków obniżających pracę tarcia przez zmniejszenie wsp. tarcia, zmniejszanie temperatury powierzchni trących przez odpowiednie chłodzenie. Zużycie przez utlenianie: Jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające powstawaniu powierzchniowych ubytków materiału w wyniku tworzenia się i usuwania tlenków. Zużycie to polega na absorbcji tlenu do obszaru tarcia, dyfuzji tlenu w odkształcone sprężyście i plastycznie mikroobjętości, z jednoczesnym tworzeniem się roztworów i związków chemicznych metalu z tlenem, które następnie oddzielają się pod wpływem działania siły tarcia. Występujące przy tarciu tocznym i ślizgowym.W tarciu tocz. towarzyszy zużyciu zmęczeniowemu. Natomiast przy tarciu ślizgowym występuje przy tarciu płynnym oraz w warunkach tarcia granicznego. Jest to mało intensywny rodzaj zużycia. 1. Forma to powstawanie na powierzchni tarcia stałych roztworów tlenu i cienkich eutektyk jego związków z metalem. 2. Forma charakteryzuje się tworzeniem związków chemicznych metalu z tlenem (FeO, Fe2O3,Fe3O4) Przebieg zużycia przez utlenianie dzielimy na trzy etapy: 1. Odkształcanie i aktywizacja 2. Powstawanie struktur wtórnych 3. Niszczenie struktur wtórnych. Pierwszy rodzaj: Ra-0,01÷16 μm. Głębokość niszczonej warstwy 10÷30μm. Zmiany składu chemicznego - powstawanie roztworów i eutektyk. Współczynnik zwiększenia objętości 1,0÷1,05 Sposób niszczenia warstwy - plastyczny Drugi rodzaj - Ra=0,02÷0,32μm. Głębokość niszczonej warstwy 10÷100μm. Temperatura warstwy do 200°C Zmiany składu chemicznego - powstawanie tlenków Współczynnik zwiększenia objętości - 1,05 do 1,08 Sposób niszczenia warstwy wierzchniej plastyczno-krucha Naprężenia warstwy wierzchniej: ściskające lub rozciągające Procesy towarzyszące - mechaniczne niszczenie cząstkami ściernymi Twardość cząsteczki tlenków jest kilka do kilkunastu razy większa od twardości materiału podstawowego. Przy oddzielaniu takiej warstewki powstają twarde cząstki ścierne, często dużych rozmiarów, które intensyfikują proces zużycia ściernego. PITTING + SPALLING (zmęczeniowe) Zużycie zmęczeniowe - zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu mniejszych ubytków materiału w elementach o ruchu tocznym, lub toczno-ślizgowym. W wyniku cyklicznego działania obciążeń (spaliny) oraz dodatkowo wpływów substancji smarujących (pitting). Skutkami procesu zużycia zmęczeniowego warstwy wierzchniej są miejscowe ubytki materiału, a efektem zużycia zmęczeniowego objętościowego jest złam materiału. Złam zmęczeniowy objętościowy powstaje pod działaniem wielokrotnych makroskopowych odkształceń sprężystych, natomiast powierzchniowe pęknięcia zmęczeniowe występują przy tarciu. Wpływ geometrii powierzchni: tendencja do pittingu jest uzależniona od względnej wysokości nierówności obu kontaktujących się powierzchni. Rz - powierzchnia chropowata h - grubość elastohydrodynamicznego filmu olejowego Wpływ materiału: Odporność materiału wzrasta ze zwiększeniem wytrzymałości zmęczeniowej i granicy plastyczności. Zwiększenie odporności na pitting uzyskujemy przez zastosowanie nawęglania. Trwałość zmęczeniowa wyrażona liczbą cykli obciążenia jest odwrotnie proporcjonalna do trzeciej potęgi nacisku powierzchniowego. p^3 Przeciwdziałanie zużyciu: Materiały powinny się cechować: - dużą wytrzymałością zmęczeniową - dużą granicą sprężystości - dużą twardością - stabilnością mikrostruktury - małą wrażliwością na konsekwencje naprężeń - odpornością na korozję Pitting występuje w łożyskach tocznych, kołach zębatych, krzywkach wału rozrządu. Zużycie cierno-korozyjne (fretting) Jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu miejscowych ubytków w elementach poddanych działaniu drgań lub niewielkich poślizgów przy ruchu postępowo zwrotnym w wyniku cyklicznego działania obciążeń oraz agresywnego działania środowiska. Prędkość względna jest o wiele mniejsza niż dla innych form zużycia. Powierzchnie stykają się podczas cyklu współpracy, co sprawia, że produkty zużycia nie mogą wydostawać się ze strefy styku. Charakterystyczną cechą jest barwa produktu zużycia - produkty są bardziej czerwone niż produkty zwykłej korozji. Występuje: 1. Względny ruch powierzchni jest ograniczony konstrukcją węzła ciernego (połączenie na wcisk, śrubowe, nitowe, wpustowe). 2. Względny ruch powierzchni zachodzi okresowo (łożyska toczne, koła zębate, niektóre zawory) Produktami są tlenki o objętości od objętości metalu, z którego powstały. Rozmiary produktu zużycia wynoszą 0,01÷0,1 μm. (0,2÷2 μm.) Wzrost twarości zwiększa odporność na zużycie przez fretting. Wada tego wpływu może być różna. Chropowatość - im mniejsza chropowatość tym większe są zniszczenia prze fretting. Parametr horyzontalny: Zaobserwowano znacznie większe zużycie dla powierzchni o chropowatości typu „b”. Substancja smarująca - może utrudniać dostęp tlenu, wymywać produkt zniszczenia, zmniejszać współczynnik tarcia. Atmosfera - warunkiem występowania frettingu jest obecność tlenu. Liczba cykli - zależność między objętością zużytego materiału z liczbą cykli charakteryzuje się początkowo znacznym przyrostem zużycia dla większej ilości cykli ma charakter liniowy. N- liczba cykli Obciążenie - przy założeniu stałości amplitudy poślizgów obserwuje się liniową zależność zużycia przez fretting od obciążenia. Amplituda - zależność ma charakter liniowy z=f(A) Częstotliwość - przy małych (< od 1000 cykli/min) zużycie jest tym większe im mniejsza częstotliwość. Wpływ temperatury - nie jest jednoznaczny - występująca temperatura powoduje zmniejszenie zużycia w powietrzu oraz wzrost w atmosferach agresywnych. Przeciwdziałanie - ogólną metodą jest doskonalenie konstrukcji: - zapewnianie minimalnego współczynnika tarcia - stosowanie olejów o małej lepkości - stosowanie pokryć metalicznych - stosowanie pokryć niemetalicznych (fosforowanie) - wytwarzanie naprężeń ściskających (śrutowanie) Zużycie erozyjne -rozumiemy zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej polegające na powstawaniu miejscowych ubytków materiału w wyniku mechanicznego i korozyjnego oddziaływania cząstek ciał stałych i cieczy o dużej energii kinetycznej (maszyny przepływowe) - łopatki turbin i sprężarek, rurociągi, filtry cyklonowe itp. W pojazdach sprzęgła hydrokinetyczne, przekładnie hydrokinetyczne, czasem w układzie tłok-cylinder. Zużycie kawitacyjne - kawitacja - zachodzące w cieczy zjawiska tworzenia i zaniku pęcherzyków wypełnionych parą tej cieczy przy wzroście i spadku ciśnienia. Występuje - zewnętrzne powierzchnie tulei mokrych. Zachodzi w miejscu zwężenia przestrzeni koszulki wodnej. Zapobieganie zużyciu - zwiększenie grubości tulei, zmiana warunków pracy układu TPC, może też zużyć się wałek pompy wody silnika. Przebieg - z chwilą przejścia cieczy zawierającej pęcherzyki gazów do obszarów wysokiego ciśnienia (zwężenie) następuje kondensacja pary. Ciecz z dużą prędkości i energią wypełnia pęcherzyki powodując działanie udarowe. Kawitacja powstaje gdy istnieją duże prędkości przepływu cieczy lub w wyniku drgań cieczy o wysokiej częstotliwości. Zużycie korozyjne- procesy starzenia zachodzące w wyniku fizykochemicznego oddziaływania środowiska na części pojazdów mechanicznych. Korozja: - chemiczna - oddziaływanie na metal suchych gazów przy wysokich temperaturach lub cieczy (nie elektrolitów) - elektrochemiczna - proces niszczenia metali zachodzący w elektrolitach na skutek przepływu prądu elektrycznego W obecności elektrolitu powstają ogniwa galwaniczne pomiędzy dwoma różnorodnymi metalami, składnikami lub kryształami metalu, powłoką metaliczną a rdzeniem części, zanieczyszczeniem a metalem, warstwą tlenu a metalem. Ogniwo galwaniczne powstałe między metalami jest tym aktywniejsze im dalej od siebie w szeregu napięciowym znajdują się metale. Metal bardziej elektrododatni tworzy anodę i ulega rozpuszczeniu. Przyspieszone zużywanie się części 1 W procesie docierania - tarcie graniczne przekształca się w mieszane i płynne, zużywanie się części przebiega z malejącą intensywnością. 2 Przy niewłaściwej eksploatacji - nieprzestrzeganie okresów obsługi technicznej. - przeciążenie, -przegrzanie, - niewłaściwe smarowanie 3 Po przekroczeniu wielkości zużycia granicznego - prowadzi z reguły do przyspieszonego zużycia. Przyczyną może być - zanik filmu olejowego -pogorszenie warunków smarowania - obciążenia dynamicznego - niewłaściwe zazębienie - odchylenia od wymaganego układu osi z płaszczyznami części. 4 Przy nie dotrzymaniu warunków technicznych montażu: -złe wielkości luzów - niewspółosiowość - nierównoległość - nieprostopadłość - złe wyważenie statyczne i dynamiczne części wirujących. Uszkodzenia części Uszkodzenia różnią się od zużycia tym, że część traci całkowicie przydatność do dalszej eksploatacji. Uszkodzenia mogą być : 1.eksploatacyjne -zatarcie części-pęknięcie chłodnicy , kadłuba, głowicy -uszkodzenie śrub mocujących koło w wyniku niedokręcenia 2. przypadkowe -zły stan techniczny i nieostrożna jazda kierowców 3.wady konstrukcyjne i technol. -urwanie się korbowodu z powodu spiętrzenia naprężeń w miejscu przejścia od trzonka korbowodu do stopy. Trwałość pojazdu Jest to zdolność do zachowania normalnych wartości istotnych właściwości eksploatacyjnych w czasie. Trwałość jest funkcją T= f [ X(t), W(t), D(t) ] X(t)-intensywność starzenia fizycznego pojazdu W(t)-widmo wymuszeń fizycznego starzenia pojazdu D(t)-odporność elementów pojazdu na działanie widma wymuszeń Miarą wymuszania starzenia fizycznego może być np. liczba przejechanych kilometrów. Wszystkie elementy z jakich zbudowany jest pojazd można podzielić na te, dla których charakterystyczna jest trwałość normalna i chwilowa. Do elementów o trwałości chwilowej zaliczamy np. żarówki, bezpieczniki itp. Miarą trwałości normalnej jest średni czas eksploatacji do osiągnięcia stanu fizycznego starzenia. Wyznaczony z góry czas użytkowania pojazdu po upływie którego gorsze użytkowanie jest niedopuszczalne określa się jako resurs (zapas trwałości). Zmiana stanu technicznego pojazdu jest procesem przypadkowym i może być rozpisana za pomocą różnych rozkładów. Niezawodnością pojazdu mechanicznego i jego zespołów nazywamy prawdopodobieństwo poprawnej pracy w danych warunkach i w określonym czasie. T- czas pracy bezawaryjnej R(t)=P. (T >t)- niezawodność f(t)- funkcja gęstości prawdopodobieństwa rozkładu Prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy obiektu w okresie czasu t 0< R(t)< 1 λ(t)= f(t)/R(t) - warunkowe prawdopodobieństwo uszkodzenia w chwili czasu t, pod warunkiem , że do tej chwili obiekt pracował bez uszkodzenia. Niezawodność pojazdów mechanicznych jest charakteryzowana przez : poprawność działania, trwałość, naprawialność. Wskaźniki trwałości - średni przebieg do pierwszego po naprawie, średni przebieg do chwili złomowania, resurs. Naprawialność jest charakteryzowana przez: średnią pracochłonność obsługi technicznej , średnią pracochłonność naprawy, średni efektywny czas postoju samochodu w naprawie. Cele badań niezawodności: -tworzenie racjonalnego systemu -tworzenie racjonalnego systemu produkcji i dystrybucji części -opracowanie normatywów międzyobsługowych -poprawa konstrukcji Struktura pojazdu Jest uwarunkowana wzajemnym rozmieszczeniem jego elementów , kształtem, wymiarami elementów, rodzajem połączeń elementów, rodzajem współpracy. Struktura może być opisana zbiorem parametrów : X= (xi), xi- może być np.: -odległość elementów -usytuowanie, zużycie, podatność Wyróżniamy 4 stany eksploatacji pojazdu: stan sprawności- żaden z parametrów struktury nie przekroczy wartości dopuszczalnej stan niesprawności- min 1 z parametrów struktury przekroczy wartość dopusz. stan zdatności- stan, gdy dowolny parametr nie osiągnął wart. granicznej stan niezdatności- min 1 parametr osiągnął wart. graniczną. Stanem granicznym pojazdu nazywamy taki jego stan, przy którym dalsza jego eksploatacja staje się niemożliwa. Max. Dopuszczalne zużycie, przy którym eksploatacja jest możliwa , lecz staje się nieopłacalna. Wartości graniczne są ustalone wg kryteriów, które można podzielić na 3 grupy: 1.kryterium techniczno- konstrukcyjne a. funkcjonalne- działanie mechanizmów i układów, jakość pracy b. techniczne- wielkość zużycia, wytrzymałość zmęczeniowa, szczelność Kryterium techn- konstrukcyjne są to takie przypadki , gdy stan techniczny jest zdeformowany niemożliwością spełnienia przez zespół założonych funkcji 2.kryterium eksploatacyjne a. ekonomiczne- wartość dochodu, koszty użytkowania, obsługi i naprawy b. gotowości zespołów i pojazdów- współ. gotowości technicznej c. poziomu technicznego i eksploatacji d. ekologiczne 3.kryterium socjologiczne a. nauk prawnych b. praw rynku c. mody d. ekonomiczno- estetyczne Oznaką stanu granicznego jest wielkość prawdopodobieństwa poprawnej pracy równe np. 0,5 Stan graniczny można określić w oparciu o współ. gotowości technicznej Kt= T/T+Tn czas efektywnej pracy pojazdu Tn- czas pobytu w naprawie Jeśli przyjąć że każdy dzień efektywnej pracy przynosi czysty dochód α , a każdy dzień pobytu w naprawie przynosi czyste straty β , to granica celowego zakresu eksploatacji pojazdu będzie równa : α*T ≥ β*Tn Tn= α*T/β ⇒Kt= = Do oceny stanu technicznego pojazdu i jego zespołów stosowana jest diagnostyka techniczna. S(t)= Sp+ V*t^α S(t)- wartość diagnostycznego parametru stanu Sp- wartość początkowa par. diagnostycznego V- szybkość zmian parametru diagnostycznego na jednostkę miary starzenia t- czas α- wykładnik zmian potęgi α= 1÷1,6 Podstawowe symptomy diagnostyczne: 1.Efektywność pracy ( pomiar mocy efektywnej na kołach, siły napędowej, czasu i drogi rozpędu, zużycia paliwa) 2.Opory (straty) wewnętrzne - przyśpieszenie wału korbowego, straty mechaniczne, sprawność. 3.Szczelność zespołów - ciśnienie sprężania, podciśnienie dolotu. 4.Stan cieplny - temperatura wody, oleju. 5.Poziom drgań. 6.Stan materiałów eksploatacyjnych 7.Wielkości eksploatacyjne- kąt wyprzedzenia zapłonu, geometria kół jezdnych Stanem granicznym skojarzenia jest taki jego stan techniczny, po osiągnięciu którego dalsza eksploatacja skojarzenia staje się niemożliwa. W skojarzeniu, które osiągnęło stan graniczny, części mogą znajdować się w stanie granicznym lub pośrednim Stan graniczny dla niektórych skojarzeń można określić w sposób analityczny lub doświadczalny. Stan graniczny części jest to stan, po osiągnięciu którego część ulega kasacji. Kryteria określania dopuszczalnych zużyć części: -dopuszczalne wymiary części -graniczne wytrzymałość części -graniczna intensywność zużycia części -graniczny koszt eksploatacji części. Warstwa wierzchnia elementów maszyn. Warstwę wierzchnią materiału stanowi warstwa ograniczona zewnętrzną powierzchnią przedmiotu i wewnętrzną powierzchnią znajdującą się w głębi materiału w pewnej odległości od powierzchni. Warstwa ta wykazuje odmienne właściwości fizyczne i chemiczne w stosunku do położenia materiału Wewnętrzna granica warstwy wierzchniej jest wyznaczona przez punkty, w których występują graniczne wartości tej cechy warstwy wierzchniej, których grubość jest największa. Budowa warstwy wierzchniej. 1-zanieczyszczenie powierzchni metalu gazami, parami, wodą. 2-adsorbowane tlenki, azotki, siarczki metali. 3-krystolity zniszczone obróbką. 4-metal odkształcony plastycznie i steksturowany 5-metal odkształcony plastycznie 6-metal odkształcony sprężyści 7-rdzeń-metal o strukturze nienaruszonej obróbką. Podstawowymi elementami warstwy wierzchniej są: -powierzchnia warstwy wierzchniej, -strefy warstwy wierzchniej w głębi materiału pod powierzchnią rzeczywistą. PN jako elementy oceny warstwy wierzchniej zawiera: -fotografię powierzchni z opisem jej wad, -ocenę chropowatości powierzchni(wykres udziału nośnego,Ra), -strukturę metalograficzną warstwy wierzchniej, -rozkład mikrotwardości, -rozkład naprężeń wewnętrznych. Analiza struktury geometrycznej powierzchni. Nierówność powierzchni oceniamy jako: -błędy kształtu(nierówności I-go rodzaju), -błędy falistości(nierówności II-go rodzaju), -błędy chropowatości(nierówności III-go rodzaju). Powierzchnia z wyraźnie ukierunkowaną strukturą geometryczną nazywa się powierzchnią o strukturze anizotropowej;bez ukierunkowania-o strukturze izotropowej. Parametry wysokościowe: Ra, Rtm,Rt Parametry horyzontalne: S Sm Wykres udziału nośnego, wykres zliczeń liczby pierwiastków, wykres rozkładu rzędnych profilu. Dodatkowo wyznacza się funkcję autokorelacji i funkcję gęstości widmowej. Charakterystyka falistości Falistość jest to zbiór okresowo powtarzających się nierówności, charakteryzujących się tym, że wysokość nierówności jest zawsze co najmniej 40-to krotnie mniejsza od średniego odstępu między wierzchołkami. Parametry falistości -wysokość falistości -średni odstęp falistości Charakterystyka wad struktury geometrycznej powierzchni: a)przerwy w ciągłości ukierunkowania lub w charakterze struktury geometrycznej -skazy, -rysy, -pęknięcia. b)błędy kształtu -odchylenie liniowości -odchylenie okrągłości Mikrostruktura warstwy wierzchniej jest charakteryzowana przez podanie faz stałych, składników mikrostruktur oraz ziaren w fazach. Optyczny obraz mikrostruktury uzyskuje się metodami mikroskopii optycznej i elektronowej. Do wielkości mechanicznych zalicza się: -twardość, -naprężenia własne. Twardość stanowi cechę materiału określającą opór materiału na odkształcenie spowodowane działaniem penetratora. Metody pomiaru twardości różnią się kształtem penetratora, siłą włączania penetratora. W zależności od siły oddziaływania penetratora: -makrotwardość-pow 10N -mezotrwardość-1-10N -mikrotwardość-poniżej 1N Mikrotwardość powinna być mierzona na przekroju warstwy wierzchniej, prostopadle do rdzenia materiału, na zgładach skośnych, itd. W rutynowych badaniach mikrotwardości stosuje się metodę Vickersa lub Knoopa. Naprężenia własne lub wewnętrzne są to naprężenia istniejące w strefach warstwy wierzchniej po zakończeniu procesu technologicznego części. Dokonując prezentacji wyników należy podać rodzaj naprężeń(ściskające lub rozciągające),kierunek naprężeń,metodę pomiaru naprężeń własnych. Wyróżniamy następujące rodzaje naprężeń: I-go rodzaju(równoważne w obszarach wspomnianych z wymiarami materiału w skali makro). II-go rodzaju równoważące się w obszarach odpowiadających ziarnom III-go rodzaju i mniejszym. Metody pomiaru: Naprężenia wewnętrzne są mierzone metodą usuwania następnych warstw przez trawienie chemiczne lub elektrochemiczne i pomiar odkształceń próbki,lub metodą rentgenowską-opartą na efekcie dyfrakcji promieniowania w sieci kryształów badanego materiału. Wpływ stanu warstwy wierzchniej na zużycie. Wpływ chropowatości. Powierzchnie zbyt gładkie źle utrzymują smar, który może zostać wyciśnięty co powoduje metaliczny styk i zużycie adhezyjne. Powierzchnie o dużej chropowatości zaczepiają o siebie powodując duże zużycie ścierne, w związku z tym powierzchnie muszą być gładkie na tyle aby mogły utrzymać warstwę smaru. ”Optymalna” powierzchnia tworzy się w wyniku docierania. Najkorzystniej jest aby powierzchnia po obróbce miała chropowatość zbliżoną do powierzchni dotartej, wówczas czas docierania skraca się, jak również zużycie części. Optymalna chropowatość pow.Ra=0,1-1,25 Przy względnym kierunku ruchu równoległym do śladów obróbki powstaje korzystny układ podczas tarcia przy małych naciskach i prędkościach, gdy jeden z elementów układu jest nasycony smarem. Przy dużych naciskach i prędkościach należy unikać równoległych śladów obróbki. Najlepsza jest struktura bezkierunkowa. W odróżnieniu od pierwotnej chropowatości, której oddziaływanie szybko się zmniejsza na skutek tworzenia się chropowatości eksploatacyjnej wpływ falistości występuje zwykle w całym okresie eksploatacji maszyn. Zbyt wysoka falistość powoduje większe zużycie oraz zmniejszenie rzeczywistej powierzchni styku. Stan naprężeń własnych ma wpływ na odporność na zużycie ścierne. Obecność naprężeń ściskających poprawia odporność na zużycie. Wpływ utwardzania na odporność na ścieranie nie jest jednakowy, jednak uważa się że im większa twardość metalu, tym bardziej jest on odporny na zużycie, zwłaszcza w warunkach smarowania. W warunkach tarcia suchego niekiedy obserwuje się wzrost zużycia ze wzrostem twardości. Zmniejszenie intensywności zużycia(technologiczne) Zużycie ścierne: -zwiększenie twardości warstwy wierzchniej powyżej twardości pyłów ściernych osiąga się to przez nawęglanie, napawanie, pokrycia galwaniczne np. chromowanie -poprawa smarowania Zużycie adhezyjne: -zwiększenie twardości i zmniejszenie plastyczności warstwy wierzchniej -bardzo skuteczne smarowanie -zmniejszenie obciążeń -fizykochemiczna ochrona warstwy wierzchniej polegająca na stosowaniu pokryć niemetalicznych(nasiarczanie, fosforowanie, oksydowanie, emaliowanie) Zużycie cieplne(adh II): -zwiększenie odporności cieplnej elementów trących(odp.azot i obr.cieplna) -powłoki i pokrycia -zmniejszenie ilości ciepła powstającego w strefie współpracy Wpływ stanu warstwy wierzchniej na wytrzymałość zmęczeniową. Wpływ chropowatości: 50-70% im gładsza tym mniejsze karby i mikrokarby - wytrzymałość większa. Promień zaokrąglenia wgłębień -im większy tym wytrzymałość większa 30-50%-utwardzenie ma duży wpływ na wytrzymałość zmęczeniową. Jest wprostproporcjonalny od twardości oraz granicy plastyczności. Głębokość utwardzenia również wywiera wpływ-powinna być 0,1-0,2 10-70% wprowadzenie naprężeń ściskających poprawia wytrzymałość zmęczeniową, rozciągających-pogarsza. Odporność korozyjna chropowatość: -im mniejsza nierówność powierzchni tym odporniejsza na korozję. naprężenia: -ściskające-poprawiają odporność na korozję chemiczną. Uważa się że materiały w których zalegają naprężenia są bardziej skłonne do korozji elektrochemicznej. Utwardzanie przez zgniot: obniża odporność na korozje. Istota i cel obróbki powierzchniowej 1. Zwiększenie trwałości części maszyn 2. Zwiększenie niezawodności dzięki większej jednorodności warstwy 3. Zmniejszenie ciężaru i objętości części maszyn 4. Zmniejszenie kosztów materiałowych przez zastąpienie materiałów tańszymi 5. Ułatwienie wykonania wstępnych operacji procesu technologicznego 6. Zwiększenie walorów estetycznych powierzchni 7. Nadanie powierzchni pewnych właściwości fizycznych Klasyfikacja metod obróbki powierzchniowej (Jako podstawowe kryterium przyjęto wpływ na wymiary przedmiotu) 1. ubytkowa 2. bezubytkowa -utwardzająca (przyrost twardości spowodowany zmianą struktury) - dyfuzyjna - występuje zmiana składu chemicznego warstwy wierzchniej na skutek procesów dyfuzyjnych 3. przyrostowa Metody obróbki ubytkowej mają na celu poprawę gładkości powierzchni oraz dokładności wymiarowo-kształtowej. Dzieli się na: 1. wiórową - toczenie diamentowe, wytaczanie diamentowe, frezowanie gładkościowe 2. ścierną - gładzenie, dogładzanie, docieranie, polerowanie(tarczowe, taśmowe, strumieniowe, wibracyjne, magnetyczne) Spośród różnych metod obróbki skrawaniem stosowane jest najczęściej toczenie bardzo dokładne umożliwiające uzyskanie bardzo małej chropowatości powierzchni. Stosuje się materiały twarde typu diament naturalny, syntetyczny, azotek boru (np. toczenie diamentowe tłoka) Polerowanie - obr. gładkościowa której celem jest zmniejszenie chropowatości powierzchni, nadanie jej połysku oraz częściowa zmiana cech warstwy wierzchniej. Polega na wypełnianiu wgłębień nierówności przez pokrycie ich warstwą metalu o strukturze bezpostaciowej. Odmiany polerowania: - tarczowe - za pomocą tarczy elastycznej, która pod naciskiem deformuje się, a po odjęciu nacisku powracają do pierwotnego kształtu. Taśma jest wykonana z filcu, wojłoku, sukna oraz naklejona materiałami ściernymi typu diament, węglik boru, azotek boru. - polerowanie taśmowe -naciągnięta między rolkami taśma ścierna napięta jest przez jedną z rolek i przesuwając się z prędkością 1040 [m/s], natomiast przedmiot obrabiany otrzymuje ręcznie lub mechanicznie dosuw. - strumieniowe -ziarna ścierne rozpędzane w strudze cieczy i gazu nabierają takiej energii kinetycznej, że wykonują pracę skrawania i odkszt. plastycznie warstwę skrawaną - wibracyjne -mechaniczno-chemiczne usuwanie materiału z obrabianej powierzchni a także wygładzanie nierówności przez plastyczne odkształcenie - magnetyczne -usuwanie cząstek materiału z powierzchni oraz wyrównywanie nierówności poprzez plastyczne odkształcanie ziarn proszkiem magnetycznym ściernym, który pod działaniem pola magnetycznego zagęszcza się i przylega do powierzchni. Polerowanie stosuje się dla: - czopów i krzywek wałka rozrządu - czopów wału korbowego Honowanie (gładzenie) -jest to obróbka powierzchniowa stosowana do obróbki otworów cylindrycznych, za pomocą specjalnej głowicy na której zamocowane są osełki ścierne. Głowica podczas obróbki wykonuje ruch posuwisto-zwrotny oraz jednocześnie ruch obrotowy. Honowanie stosuje się głównie do obróbki cylindrów, otworów w łbie i stopie korbowodu. W celu skrócenia okresu docierania cylindrów stosuje się gładzenie wstępne, a następnie wykańczające. Docieranie -sposób obróbki powierzchniowej, ściernej luźnym ścierniwem, w którym rolę ostrzy skrawających spełniają proszki ścierne dostarczone w postaci zawiesiny w cieczy lub paście, znajdujące chwilowe oparcie w dociskaczu spełniającym funkcję części chwytowej narzędzia. Stosuje się do pierścieni tłokowych. Dogładzanie oscylacyjne -ścierna obróbka powierzchniowa, usuwa się drobne nierówności, powstałe po poprzedniej obróbce za pomocą pilników ściernych wykonujących ruch oscylacyjny. Stosowanie: dogł. czopów, krzywek Obróbka elektrochemiczna -muszą być przewodnikami, materiały zanurzone w przewodzącym elektrycznie roztworze, proces elektrolizy. Obróbki bezubytkowe utwardzające - nagniatanie - hartowanie powierzchniowe - obr. cieplno-mechaniczna - laserowa NAGNIATANIE -polega na plastycznym deformowaniu warstwy wierzchniej przez nacisk w temp otoczenia przy użyciu narzędzi o twardości większej niż twardość powierzchni obrabianej. Wskutek wywieranej przez narzędzie odkształceń sprężysto-plastycznych następuje zgniot warstwy wierzchniej oraz zmiana orientacji kierunkowej ziarn metalu. Wyróżniamy statyczne (siły nagniatania są stałe i działają statycznie), oraz dynamiczne (siły są zmienne i działają dynamicznie) Statyczne: - naporowe toczne -ruch obrotowy elementów nagniatających, które toczą się po obrabianej powierzchni przedmiotu pod obciążeniem statycznym działających sił (krążkowanie, kulowanie, rolkowanie) - naporowa ślizgowe -element nagniatający twardy i gładki jest dociskany do powierzchni obrabianej z odpowiednią siłą wskutek ruchu względnego przesuwa się po obr. przedmiocie powodując wywieranie tarcia ślizgowego Dynamiczne -celem jest umocnienie warstwy ściernej - odśrodkowe -cyklicznie skoncentrowane uderzenia powierzchni przez elementy mogące przemieszczać się promieniowo w gniazdach głowicy nagniatającej (obrotowe, impulsowe, mimośrodowe, strumieniowe) - strumienie kulkowe -strumień stalowych, żeliwnych lub innych kulek poruszających się z dużą prędkością nadaną przez czynnik mechaniczny (pneumokulowanie, wibracje) NAWĘGLANIE -wałki rozrządu, popychacze, koła zębate AZOTOWANIE -koła rozrządu, wały korbowe, tuleje cylindrowe, wały rozrządu NASIARCZANIE -tuleje cylindrowe CHROMOWANIE DYFUZYJNE -warstwa nasycona chromem charakteryzuje się dużą odpornością korozyjną w wysokiej temperaturze ok.1000 ^oC. ALUMINIOWANIE -nasycenie warstwy wierzchniej Al w celu zwiększenia odporności na utlenianie w wysokiej temperaturze, oraz odporności na korozję atmosferyczną. KRZEMOWANIE -zwiększa się odporność na zużycie i korozję BOROWANIE -pozwala uzyskać dużą odporność na ścieranie, korozję i temp. Stosuje się chromowanie pierścieni, denka tłoka stalowego IMPLANTACJA JONOWA -każdy pierwiastek może być wprowadzony do warstwy wierzchniej dowolnego ciała stałego umieszczonego w komorze próżniowej, z wykorzystaniem strumienia jonów o dużej prędkości, mających dużą energię. Podział obróbki powierzchniowej przyrostowej 1 powłoki metalowe a. galwaniczne -cynkowanie, niklowanie, kadmowanie b. chemiczne -chromowanie, niklowanie c. natryskowe -płomieniowe, elektrołukowe, plazmowe, indukcyjne d. ogniowe -cynkowe, cynowe, aluminiowe e. napawane -gazowe, elektrołukowe, elektrożużlowe, plazmowe 2. powłoki konwersyjne 3. powłoki niemetalowe - emalierskie - lakierowe a. naniesione pędzlem b. zanurzane c. polewane strumieniem d. natryskiwane - z tworzyw sztucznych - inne a) grafitowe b)eksploatacyjne c) powłoki konserwacyjne Powłoki galwaniczne Galwaniczne osadzanie powłok odbywa się w specjalnych wannach w których przedmiot obrabiany jest katodą, natomiast anodą jest materiał pokrycia. Mogą być również stosowane anody nieroztapialne. Materiał pokrycia dodawany jest do elektrolitu w postaci soli i uzupełniany. Obie elektrody są zanurzone w odpowiednim elektrolicie i podłączone do źródła prądu stałego. Wszystkie powłoki galwaniczne cynkowe stosowane są do ochrony powierzchni stalowych przed korozją. Powłoki kadmowe są trwałe (lepsze od Zn), ale Cd jest drogi, wykonuje się rzadko Miedziowanie podwarstwa pod nikiel i chrom oraz w celu ochrony przed nawęglaniem Niklowanie powłoki ochronno-dekoracyjne Chromowanie miękkie - do osłony przed korozją twarde - w celu zwiększenia odporności na zużycie. Powłoki Powłoki Chemiczne Nakładanie powiek odbywa się w pojemniku zawierającym roztwór soli nakładany na metal. Procesy osadzania metalu z roztworu zachodzą tylko na następujących metalach : Ni,Co,Fe ,Al. Powłoki natryskowe Metoda natryskowa stosowana jest głównie do regeneracij zużytych części maszyn-czopów ,wałów ,łożysk itp.Istota procesu polega na roztopieniu metalu ,rozpyleniu go i skierowaniu go za pomocą sprężonego powietrza na materiał. Wyróżniamy natryskiwanie -płomieniowe(pistolet)-materiał powłokowy podawany jest do pistoletu i strumień tlenu kierowany do dyszy, jako gaz palny stosuje się acetylen propan. -elektrołukowe przez prowadnice podaje 2 druty między ich końcówkami jarzy się łuk elektryczny. Strumień sprężonego powietrza odrywa z elektrod roztopione cząstki metalu i kieruje je na podłoże. -plazmowe - przy nagrzewaniu pow. powyżej 1300C następuje jego dysocjacja i przejście w stan atomowy. Podczas podwyższania temp. następuje oderwanie elektronów i jonizacja gazu. W plazmotronach łuk jarzy się między przedmiotem obrabianym a elektrodą wolframową. -indukcyjne- drut na wyjściu z prowadnicy jest roztopiny za pomocą wysoko- -częstotliwościowego induktora i kierowany na podłoże sprężonym powietrzem - detonacyjne Powłoki ogniowe Przez zanurzanie części stalowych lub żeliwnych w ciekłym niskotopliwym metalu i wyciągnięcie po krótkim czasie zanurzenia (Zn,Sn,Al,Pb). Powłoki napawane w trakcie napawania pręt podawany ulega stopieniu w łuku elektrycznym lub płomieniu gazowym i jest nakładany jednocześnie na roztopione podłoże tworząc strukt. metaliczną. -acetylen -tlen -łukowe ,elektrodą otuloną(temp. łuku roztapia podłoże) -łukowe elektrodą nietopliwą (wprowadza się dodatkowy materiał) -łukowe elektrodą topliwą(w osłonie argonu tlenu CO2) -łukiem krytym -żużlowe (stopienie mat. dodatkowego ciekłym żużlem) -plazmowe(stopienie w łuku plazmowym) Inne powłoki metalowe -cierne -miedzi brązu mosiądzu na stali lub żeliwie .W tech. występuje zjawisko szczepiania i przenoszenia mat . podczas tarcia. Powłoki konwersyjne Nieorganiczne wytwarzane na powierzchni metali w wyniku działania roztworów powodujących przemianę warstwy wierzchniej nierozpuszczalne w wodzie związki tworzące warstwę o charakterze ochronnym (fosforowanie) Powłoki kołnierzowe Szeroko stosowane w celu ochrony przed korozją atmosferyczną oraz do nadania wyrobom estetycznego wyglądu. - pędzlem - polewanie wielostrumieniowe - natryskowe pneumatyczne (pistolet) - natryskowe hydrodynamiczne - natryskowe elektrostatyczne Powłoki z tworzyw sztucznych Substancje o konsystencji proszków past i farb Inne powłoki niemetalowe -grafitowe - naniesione pistoletem grafit + mat. wiążący (płaszcze tłoków) -konserwacyjne -eksploatacyjne Zastosowanie Natryskowe : czopy wałów , koła zębate rozrządu , wałki pompy olejowej popychacze zaworów. Metody pomiaru zużycia części 1.Metoda pomiarów metrycznych - duże wartości zużyć możliwe do zastosowania gdy występuje deformacja 2. Metody sztucznych baz - polegają na nacięciu na powierzchni badanej rowka lub odciśnięciu wgłębienia w postaci stożka .Wadą jest spiętrzenie materiału wokół rysy.Dla części nowych mierzy się średnicę odcisku przy docieraniu. 3. Profilografowa - stosuje się przy bardzo małych zużyciach (mniejszych niż chropowatość początkowa) Określa się na podstawie parametrów Rt , Rtm 4. Wagowa - polega na pomiarze masy elementu przed i po próbie pracy Stosuje się do elementów , których ciężar jest niewielki - np. pierścienie tłoków , panewki. 5. Metoda chemiczna - pomiar składu chemicznego oleju 6. Metoda izotopowa - polega na wprowadzeniu do części trących wkładek napromieniowanych i następnie pomiarze radioaktywności oleju. Procesem technologicznym naprawy - nazywamy część procesu produkcyjnego stanowiącego kompleks czynności wykonywanych w ściśle określonej kolejności przez wyspecjalizowanych robotników w celu przywrócenia sprawności technicznej poj. mech. Wszystkie operacje procesu technologicznego dzielimy na operacje podstawowe związane bezpośrednio z naprawą pojazdów oraz pomocnicze. Do podstawowych oper. zaliczamy: 1 prace demontażowe 2 mycie 3 weryfikacja 4 regeneracja 5 produkcja części 6 kompletowanie 7 montaż 8 badanie zespołów 9 malowanie 10 kontrola jakości Do pomocniczych procesów zaliczamy: 1) transport 2) magazynowanie 3) obsługa i naprawy oprzyrządowania 4) produkcja i naprawy narzędzi zaopatrzenie energetyczna ZASADY PRZYJMOWANIA POJ. DO NAPRAWY Do naprawy przyjmowane są pojazdy: 1 po wyczerpaniu normy przebiegu, między naprawcze 2 Po awarii lub wypadku drogowym 3 Po dłuższym okresie przechowywania Mycie zewnętrzne może być ręczne (szczotki, skrobaki). Mycie zespołów- stosuje się skrobaki, szczotki druciane. Demontaż pojazdu na zespoły - jest procesem technologicznym podziału pojazdu na składowe elementy konstrukcyjne. Błędy przy demontażu: 1 stosowanie złych narzędzi 2 brak oprzyrządowania 3 stosowanie nieprzewidzianych ruchów roboczych 4 demontaż zespołów nie oczyszczonych 5 nieprzestrzeganie określonej kolejności demontażu 6 niestosowanie wstępnego rozluźnienia połączeń. Klasyfikacja części: Głównym celem jest określenie stanu technicznego poszczególnych części i stopnia ich dalszej przydatności. Części są segregowane na trzy grupy: 1 nadające się do montażu 2 wymagające regeneracji 3 wybrakowane Do weryfikacji może służyć metoda defektoskopii elektromagnetycznej. Metody usuwania skutków zużycia: 1 wymiana części 2 stosowanie części o wymiarach naprawczych 3 wymiana fragmentu części (tulejowanie otworów) 4 regeneracja części (odtwarzanie kształtów geometrycznych i wymiarów, usuwanie uszkodzeń) Do metod regeneracji zaliczamy: napawanie, nanoszenie powłok galwanicznych, metalizacja natryskowa, nanoszenie powłok z tworzyw sztucznych. Docieranie zespołów - końcowy etap procesu technologicznego produkcji lub naprawy, w trakcje którego części dopasowują się do siebie. Kompletowanie części - gromadzenie, selekcja, dobór ilościowy i jakościowy części, zaopatrzenie w części stanowisk montażowych. BADANIE ZESPOŁÓW I PODZESPOŁÓW PO NAPRAWIE Stanowiska można podzielić na: 1 bez obciążenia 2 pod obciążeniem (z hamulcem) Pracochłonność poszczególnych etapów 1 mycie zewnętrzne 1% 2 demontaż 4-5 % 3 mycie części 1-2 % 4 weryfikacja 1 % 5 regeneracja 30-40 % 6 kompletowanie 1 % 7 montaż 38 % 8 docieranie 2 % 9 malowanie 5 % 10 inne 10 % Metody organizacji naprawy pojazdów mechanicznych: 1 indywidualne - polega na zdjęciu z pojazdu wymagających naprawy podzespołów i części, i po naprawie kierowane są z powrotem do tego samego pojazdu. 2 wymiany zespołów - zespół bazowy nie oczekuje na naprawę zdjętych z niego zespołów. Po naprawie zespołu bazowego montuje się na nim zespoły pobierane z magazynów.

20

---