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