 |
|
 |  |
|
|
| |
 | Aeronautica | Comunicatii | Constructii | Electronica | Navigatie | Pompieri |
| Tehnica mecanica |
UZAREA SI TIPURILE DE UZURI CE APAR IN FUNCTIONAREA MASINILOR, UTILAJELOR SI INSTALATIILOR
Uzarea si influenta ei asupra duratei de functionare a masinilor, utilajelor si instalatiilor
Oricat de ingrijit ar fi prelucrate suprafetele de contact a doua piese aflate in miscare relativa una fata de cealalta, la nivelul acestor suprafete apar forte de frecare. Dupa cum intre suprafetele in miscare exista sau nu substante de ungere, frecarea poate fi: uscata, semifluida si fluida.
In mod normal, la functionarea de regim a masinilor si a utilajelor se produce frecarea fluida, frecare ce se poate mentine cand : intre suprafete se realizeaza deplasari cu viteze mari, suprafetele sunt supuse unei apasari mijlocii si sunt alimentate in mod continuu cu lubrifianti.
Frecarea semifluida poate sa apara ca urmare a ungerii defectuoase sau insuficiente, precum si la pornirea si oprirea motorului cand, datorita vitezei prea mici, nu se poate introduce stratul de ulei necesar intre cele doua suprafete in miscare relativa.
La stationarea masinii, din cauza sarcinii de pe arbore, lubrifiantul este indepartat dintre cele doua suprafete ale fusului si ale cuzinetului, contactul facandu-se direct pe varful asperitatilor suprafetelor respective, ramanand o cantitate foarte mica de lubrifiant in golurile dintre asperitati. Astfel, la pornire, ungerea va fi incompleta, semifluida sau chiar uscata, daca sistemul tehnic a stationat o perioada indelungata de timp.
Frecarea in lagare.
La viteze de rotatie mici, arborele incepe sa transporte sub el lubrifiant, care, avand forma de pana si o oarecare presiune, incepe sa-l ridice ; in acest caz, ungerea va fi semifluida. La cresterea turatiei, centrul fusului se apropie de cel al cuzinetului, pentru a coincide cu el la turatie foarte mare. In acest ultim caz , teoretic, grosimea peliculei de lubrifiant devine constanta pe intreaga periferie a fusului.
In conditiile frecarii fluide se realizeaza:
micsorarea uzarii suprafetelor de frecare;
reducerea consumului de energie prin frecare;
marirea sarcinilor admisibile;
marimea sigurantei in functionare;
economie de lubrifianti.
Procesul de frecare dintre suprafetele in contact ale pieselor componente ale masinilor, utilajelor si instalatiilor are ca efect pierderea de energie manifestata prin caldura produsa si uzarea fizica, rezultat al desprinderii de material si al modificarii starii initiale a acestor suprafete.
Uzura fizica conduce la modificarea dimensiunilor si a formei geometrice a suprafetelor pieselor in contact. In anumite conditii de temperatura pot interveni simultan si modificari structurale ale straturilor superficiale. Toate acestea influenteaza, direct sau indirect, capacitatea portanta a organelor de masini, de exemplu in cazul lagarelor, precizia de lucru a masinilor, a utilajelor si instalatiilor, cinematica functionala, facand totodata sa apara forte dinamice daunatoare si o functionare necorespunzatore, ducand in final la scoaterea din uz a masinii, utilajului sau instalatiei.
Luand in considerare factorii care contribuie la deteriorarea suprafetelor si aspectul acestora, uzarile fizice s-au clasificat in urmatoarele tipuri:
de
adeziune,
de
oboseala,
de
abraziune,
de
impact,
de
coroziune etc.
|
Uzarea de adeziune (de contact) |
Se produce prin sudarea si ruperea puntilor de sudare intre microzonele de contact, caracterizandu-se printr-un coeficient de frecare ridicat si o valoare mare a intensitatii uzarii. La sudarea unor asperitati in contact(fig.1.1,a), notand cu t si t teforturile unitare la forfecare ale materialelor celor doua suprafete1 si 2 si cu ts al microsudarilor, pot avea loc urmatoarele situatii:
Fig.1.1. Schita formarii unor microjonctiuni si a forfecarii acestora O consecinta a uzarii de adeziune este griparea, care apare la sarcini mari in lipsa lubrifiantului sau la strapungerea peliculei in urma unor temperaturi locale ridicate( de exemplu in perioada de rodaj). Sub actiunea sarcinii, suprafetele se apropie la o distanta de interactiune atomica. Adeziunile, microjonctiunile puternice ce se creeaza, nu mai pot fi forfecate si deplasarea relativa intre suprafete inceteaza. Gripajul poate avea diferite forme, in functie de temperatura la care se produce. Astfel:
|
|
Uzarea de oboseala |
Se produce in urma unor solicitari ciclice a suprafetelor in contact, urmate de deformatii plastice in reteaua atomica a stratului superficial, de fisuri, ciupituri sau exfolieri. In general. Aceste uzari apar sub forma de desprinderi de particule din material, lasand urme caracteristice fiecarui gen de asemenea uzare. Uzarile de oboseala sunt:pittingul, uzarea prin exfoliere si uzarea prin cavitatie. Pittingul este o forma a uzarii de oboseala a suprafetelor cu contacte punctiforme (de exemplu, caile de rulare a lagarelor de rostogolire) sau liniare (de exemplu, flancurile rotilor dintate) si se recunoaste sub forma caracteristica de gropite sau ciupituri (diferite de cele de adeziune provocate prin smulgeri). In aceste situatii, insusi modul de functionare da nastere unor eforturi unitare in in punctele de contact, cu caracter pulsator. Oboseala stratului se exteriorizeaza prin fisuri foarte fine in locurile slabite dintre cristale si anume, la suprafata, in punctele de concentrare a tensiunilor, sau la o anumita adancime, in stricta apropiere a suprafetei, in locul in care exista efortul unitar maxim de forfecare. Sub actiunea unor presiuni mari de contact, in prezenta unui ulei de vascozitate insuficienta, acesta patrunde in cele mai fine fisuri, contribuind la dislocarea unor particule de material printr-o puternica actiune de pana. Astfel, la inceput apar mici ciupituri care, prin cumulare, se transforma in cratere de dimensiunile unei gamalii de ac si mai mari. Uzarea prin exfoliere (cojire) este caracterizata prin desprinderea de mici particule metalice, de ordinul a 1µm, sau de oxizi de ordinul a 0,01µm, care se produce la materiale metalice plastice, cand este depasita rezistenta la forfecare, in zonele de contact cu frecari concentrate. Exfolierea este activata de tensiunile interne ramase in urma tratamentelor defectuoase de calire, cementare sau nitrurare, prin micsorarea mobilitatii atomilor de retea. Conditiile initiale care provoaca aceasta uzare sunt diferite de cele din cazul pittingului. Uzarea prin cavitatie este definita ca fiind un proces de distrugere a suprafetei ( i deplasare de material sub forma de mici particule) produsa de mediul lichid sau gazos in contact cu metalul, fara prezenta celei de a doua suprafete de frecare ca in celelalte forme de uzare. Se mai numeste si eroziune de cavitatie sau coroziune de cavitatie si se produce, de regula, pe suprafetele paletelor, rotoarelor de pompa, cilindrii motoarelor Diesel etc., care sunt in contact cu fluide la viteze mari. Uzarea prin cavitatie se explica astfel: la miscarile relative mari sau la schimbari de viteza dintre un lichid si metal, presiunile locale devin reduse, in fluid se produce transformarea de energie, temperatura lichidului depaseste punctul de fierbere si se formeaza mici pungi de vapori si gaze ( bule de cavitatie). Cand presiunea revine la normal (sau creste) se produce o implozie (spargerea bulelor). Cu forte mari de impact pe microzonele suprafetei metalice, producandu-se oboseala stratului si aparitia de ciupituri de cavitatie. |
|
Uzarea de abraziune |
Este provocata de prezenta particulelor dure intre suprafetele in contact sau de asperitatilor mai dure ale uneia dintre suprafetele de contact. Aceasta uzare este usor de recunoscut prin urmele lasate de microaschiere, ea accelerand uzarea prin coroziune. Particulele dure pot proveni de la forfecarea prealabila a unor contacte (uzare de adeziune), desprinderi de portiuni din stratul de suprafata mai dur, prin desprinderea si evacuarea materialului unor ciupituri etc., precum si prin produsele metalice ale altor uzari. Rezultatele cantitative ale uzarii abrazive sunt dependente de:
Prin rodarea varfurilor asperitatilor se mareste continuu suprafata de sustinere. Deoarece presiunea de contact scade invers proportional cu cresterea suprafetei, la un moment dat, intervine un echilibru de durata mai indelungata, determinata in principal de incarcare, viteza, temperatura; aceasta cu atat mai mult cu cat particulele abrazive, prin tocire sa sfaramare, isi pierd capacitatea distructiva. |
|
Uzarea de impact |
La unele tipuri de masini, utilaje si instalatii, ca de exemplu: concasorul cu ciocane articulate, moara cu bile, masina de scris sau de perforat etc., datorita unor lovituri locale repetate se produce un tip specific de uzare mecanica, denumit uzare de impact. Uzarea de impact se poate produce si in functionarea unor organe de masini: came, roti dintate etc. atunci cand, impreuna cu alunecarea sau rostogolirea ( de exemplu, pe flancurile rotilor dintate), are loc si un impact compus. Uzarea de impact poate fi clasificata in doua categorii:
In general, uzarea de impact contine mecanismele de baza ale uzarii: de adeziune, abraziune, oboseala de suprafata, uzare chimica si termica. |
|
Uzarea de coroziune |
Constituie deteriorarea suprafetei de frecare si deci pierderea de material, de greutate, datorita actiunii simultane sau succesive a factorilor chimici agresivi din componenta mediului respectiv si a solicitarilor mecanice. Mecanismul uzariide coroziune presupune corelarea a doua efecte de coroziune: coroziunea chimica si coroziunea mecanochimica. Coroziunea chimica este o actiune chimica continua a mediului ambiant asupra suprafetelor elementelor componente ale masinii, utilajului sau instalatiei. Coroziunea chimica poate evolua diferit, in functie de parametrii fizico-chimici ai materialului respectiv. In perioada de repaus aceasta coroziune actioneaza ca proces chimic numai asupra suprafetelor deschise, care nu trec prin zona de contact si celorlalte suprafete libere. Ca forme de coroziune chimice se disting: Ruginirea care este o coroziune electrochimica a fierului ce se datoreaza actiunii combinate a oxigenului si apei si poate sa apara in aer la temperatura normala. Coroziunea in mediu librifiant de natura electrochimica, apare in cazul prezentei in lubrifianti a unor mici cantitati de apa care, in contact cu suprafata, formeaza microcelule electrolitice. Corozivitatea lubrifiantilor se poate datora si sulfului provenit din uleiul de baza sau din combustibil. Coroziunea mecanochimica (tribochimica) se refera la modificarile suferite de suprafata de frecare in timpul functionarii. Dupa natura solicitarilor mecanice sunt acceptate urmatoarele subclase:
|
Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate
