CAP.1INTRODUCERE N TRIBOLOGIEFrecarea i uzura materialelor1.1 PREAMBUL1.1.1 DEFINIII I COMPONENTELE TRIBOLOGIEI

Etimologie

Cuvnt de origine recent

(Jost 1966)

(tribein) a freca

i (logos) tiin

tiina i tehnologia suprafeelor n contact i aflate

n micare relativ

Fig.1.1 Sisyphe, rege mitic din Corint, condamnat n infern s roteasc o piatr (Amorf apulian, sec. IV, Muzeul Naional Arheologic, Napoli, Italia)

Componentele tribologiei

Frecare

fenomen care tinde s se opun alunecrii relative a dou suprafee n contact se traduce printr-un efort tangenial n sens contrar deplasrii rezult dintr-un compromis ntre puterea disipat i micare

Adeziune (aderen) fenomen care mpiedic micarea relativ a obiectelor solide n contact (static)Uzura

Una din consecinele frecrii, Se manifest printr-o pierdere de material, o deteriorare a suprafeelor

Nu poate fi evitat, ci doar redus sau controlat.Lubrificaia

(ungerea)

Unul din mijloacele de protecie contra frecrii i uzurii Separarea suprafeelor printr-un film de material de slab rezisten la tiere

Rolul viscozotii (frecrii interne) a lubrifiantului (lichid, solid sau gazos).

Cteva fenomene condiionate de frecare

Limitarea micrilor i a vitezei (fluvii, vnt, maree, gheari)

Fenomene sonore (zgomot, cntecul greierilor, instrumente cu coarde)

Fenomene termice (chibrituri, brichete)

Fenomene geologice (alunecri de teren, micri seismice)

aderena

Prinderea i ngramdirea obiectelor

Funcionarea asamblrior (cuie, uruburi)

Transporturi (ci ferate, roi, pneuri), mersul pe jos

uzura

Scrisul (creion, cret, gum, imprimeria)

Fabricarea obiectelor (usinaj, polizaj)

Eroziunea litosferic (uzura solului)

lubrificaia

Articulaiile membrelor (umr, genunchi)

Ghidarea obiectelor (lagre paliere, rotule).

Sectoare de activitate legate de tribologie

Mediul tehnic modern est guvernat, n mod esenial, prin intermediul contactelorOrice utilizator de sisteme este supus tribologieiTransport

Automobile, feroviar, aeronautic, spatialMecanic

Lucrri publice, industria minier, siderurgie, textil, materiale agricole, punerea n form a materialelor

Sport

Sporturi de alunecare (ski) caiac-canoe, ping pong

Utilaj ntr-o min de crbuneMedicin

Proteze articulare, siste-me biomecanice Energie

Hidraulic, nuclear, eolian, electric

Informaie

Informatic, telecomunicaii

Militar

Discreie acustic, tuburi de arme..

Materiale

Tratament de suprafa, lubrifiani

Elementele cu frecare ale unui automobil

Repartiia pierderilor ntr-un automobil (Monteil 2002)

Ponderea pierderilor n ciclul urbanPonderea pierderilor n ciclul extra urban

O reducere cu 20% a frecrii conduce la o reducere de 7% a consumului de combustibil a unui automobil (Korcek&Nakada 1993)

Repartiia pierderilor ntr-un automobil (Monteil 2002)

1.1.2 PROBLEMATICA TRIBOLOGIEIntrebri practice (90% din cazuri) n birourile de studiu:

Frecarea i uzura: multe idei primite mai degrab false!

Rezultate justificate n cazuri particulare, utilizate apoi ca postulate

Generalizri hazardate Fr soluie din catalog.

Frecarea i uzura: combinaie de numeroi parametri

Parametrii mecanici

i cinematici

Parametrii

funcionaliParametrii materialuluiNatura, reactivitatea i proprietile substraturilor i ale suprafeelorAmbiana chimic i termicParametrii de mediu

Ierarhia i gradul de cuplare dintre aceti parametrii depind

foarte mult de cazurile considerate

Frecare slab

Uzur ridicatFrecare ridicat

Uzur slabFrecare slab

Uzur slabFrecarea i uzura nu sunt proprieti intrinseci ale materialelor:

ele sunt PROPRIETI DE UZARE

FabricaieFrnareAlunecare

Frecarea i uzura: mrimi fizice non clasice

Raport de uzurCoeficient de frecare

Factor de frecare (AFNOR)Diferite formulri sau combibaii

Raportul dintre fora tangenial FT i fora normal de contact FN(numr fr dimensiune)

, Teoretic

Un sczut coninut fizic:

Independent de tot atunci cnd depinde de tot Variaia masic sau de volume pe unitatea de timp t sau lungime L

Archard (1953)

i

,

Validitatea rezultatelor: studiul VAMAS (Czichos 1987)

Versailles Advanced Materials and Standards Programme (VAMAS) on wear test methods (1982)

Compararea ncercrilor de frecare i uzur efectuate de laboratoare din 7 ri

Frecarea oel oel (AISI 52100) n configuraia bil-disc uscat (dup o curare potrivit) n condiii precise de funcionare

Contact uscat oel-oel: = 0,60 0,11 (109 msurtori 26 laboratoare)

1.1.3 ASPECTUL TIINIFICNecunoscutele frecrii

Frecarea: fenomen dispativ de energie

Tranformarea ireversibil a unui sistem deschis, n regim tranzitoriu

Convertirea energiei din contac

Enegie de deformaie Deformare plastic, viscoplastic

Energia de rupere

Fisuri, smulgere

Energia chimic Adeziune, oxidare, coroziune, mirosuriEnergia termic nclzire, fuziuneAlte forme de disipare a energieiEnergie electric

Electrizare, acumulare de sarcini (electroni)Energie acustic Vibraii, zgomot

Energie luminoas Radiaie, foto-emisie

Diferite materiale n contact pot avea acelai coeficient de frecare dar n aceleai condiii pot prezenta diferene importante ale raportului de uzur, deoarece conversia energiei transmis la deformare, vibraii i cldura va fi diferit (Rymuza 1996).Frecarea: fenomen foarte interactiv

Solicitri termomecanice localeFrecarea grafitului (Seal 1958)

Reactivitatea suprafeelor

(interaciuni solid-solid, solid-lichid, solid-gaz)

Interdependena fenomenelor tribologice explic c poate fi posibil s explicm un lucru i contrariul su (Berthier 1992)Fenomen la nivelul mai multor scri i multi-fizic

Evoluia aproximrilor n tribologie

Tribologia volumelorDebutul secolului XXMijlocul secolului XXSfritul secolului XX

Tribologia suprafeelorTribologia interfeelor

Concepte mecaniceAproximrile maerialelorConceptul celui de-al treilea corp

Teoria gravitaiei (Newton 1687)Modelarea frecrii ()

MrulCoaja de banan

Grade de formalism

Domeniul frecrii i al uzuriiDomeniul lubrificaiei i a mecanicii contactuluiFormalism matematic avansat Formalism matematic redus

Raspuns asupra a trei ecuaii fundamentale din mecanicRaspuns asupra conceptului cvasi-limitat din tiina materialelor

Modele predictive (analitice i numerice)Modele descriptive (fenomenologice)

Mijloace performanteSe recurge la experiment

TRIBOLOGIA : tiin internaional

Articole n jurnalele i revistele tinifice specializate:

Wear, J. of Tribology, Tribology International, Tribology Letters, Tribology Transactions, J. of Engineering Tribology, Lubrication Science

Comunicri la congrese i conferine:World Tribology Congress, International Congress on Wear of Materials, Nordtrib, Rotrib, Balkabtrib, Leeds-Lyon Symposium on Tribology, Gordon Conference on Tribolgy

Obiectivele i perspectivele economice ale tribologiei

Complexitatea i diversitatea extrem a situaiilor posibileEconomie de materie prim de energie

Ameliorarea funcionrii mainlor (fiabilitate, randament) Creterea duratei de via a organelor de frecare (durabilitate) Protecia mediului i sanitar i limitarea riscurilor industriale

Estimrile costurilor de nlocuire a pieselor uzate

25 miliarde de euro n Frana adic 3% din PIB (CETIM 1994)

Creterea performanelor mainilor

Creterea condiiilor de funcionare (ncrcare, vitez, temperatur) Ameliorarea suprafeelor (scopuri tehnologice) Lupta contra zgomotului de origine tribologic

Ameliorarea tehnicilor cunoscute i crearea de noi tehnici (nanotribologie, biotribologie, sustentaie magnetic) Punerea n practic de concepte i soluii noiCe valoare a coeficientului de frecare lum?

Ce material de contact alegem?

Cu ct este mai dur se uzeaz mai puin!

O frecare crescut provoac o uzur puternic!

Cu ct mai lucios, alunec mai bine!

PAGE 10

_1255696487.unknown

_1255696507.unknown

_1255696545.unknown

_1255696610.unknown

_1255696510.unknown

_1255696504.unknown

_1255696501.unknown

_1255696169.unknown

_1255696287.unknown

_1255696168.unknown