TRIBOTEHNICA

TRIBOTEHNICA

Triobologia este stiinta care se ocupa de studiul proceselor de frecare ,ungere ,uzare,ocupandu-se de asemenea de consecintele proceselor.Partea aplicativa a tribologiei se numeste tribotehnica.

NOTIUNI GENERALE DE TRIBOLOGIE

CUPLE DE FRECARE

Ansamblul format din cel putin 2 corpuri in contact si miscare reltiva de alunecare ,rostogolire,pivotare sau o combinative a acestora.Cpla participa nemijlocit la transmisia incarcarii(forte sau momente).

Exista mai multe citerii de clasificare a cuplelor.cel mai frecvent este el al suprafetei de contact si numarul de contacte respective.

CLASA I-cuple cu contact punctiform

CLASA II-cuple cu contact liniar

CLASA III-cuple cu contacte sferice,cilindrice,elicoidale

CLASA IV-cuple cu contact plan

Numarul grupei ne arata numarul contactelor definit de grupa respectiva .Cuplele din clasa I si II sunt cupl superioare iar cuplele III si IV sunt cuple inferioare.Cuplele tribologice superioare materializate sub forma unor elemente mecanice simple,sunt utilizate frecvent in instalatii speciale utilizat pt studiul teoretic si practic al frecarii si uzarii.Aceste cuple sunt expresia modelarii contactelor reale ale cuplelor tehnologice.

SUPRAFETE DE CONTACT

1)ARIA NOMINALA-este aria geometrica ideala a corpului cu dimensiuni mai mici.corespondenta avem prresiunea nominala fort ape aceasta arie(An,Pn)

2)ARIA APARENTA-aria rezultata in urma contactului pe ondulatii gasindu-se in perimetrul lui An.se mai numeste amprenta sau pata de contact;corespunde presiunii aparente.(Aa,Pa)

3)ARIA REALA-aria rezultata din insumarea dintre suprafetele de contact a rugozitatilor in interactiune aflate in perimetrul lui Ar.(Ar,Pr)

PORTANTA SUPRAFETELOR RUGOASE

Portanta-capacitatea suprafetelor cu rugozitate de a prelua incarcari exterioare.

Portanta suprafetelor rugoase se determina pe baza trasarii curbei de portanta,determinarea parametrilor caracteristici rugozitatii si portantei si calcularea ariei reale.

REGIM DE DEFORMARE A ASPERITATILOR

Considerand asperitatile in contact,acestea se deformeaza elastic sau plastic.In cazul unui contact real unele asperitati sunt deformate elastic,altele plastic ,altele intr-o zona de deformare elasto-plastica.

Consideram 2 asperitati in contact cu rugozitate corespunzatoare proceselor de suprafinisare.Asupra acestor asperitati actioneaza o forta N la nivelul contactului realizeaza o presiune medie pm.

Pentru un otel E=

R1=R2=180micrometri

Pentru ca acel contact sa se gaseasca in domeniul plastic =>pm=HB=3√e.

Cea mai mica incarcare provoaca la contactul asperitatilor metalice o deformatie plastica respectiv prin ecruisare zonele deformate au duritati mai mari.Pentru a aprecia regimul de deformare utilizam o relatie Williamson sau relatia indicelui de plasticitate.

SUPRAFATA DE FRECARE

Zona de material adiacenta amprentei de contact,zona dispusa in adancimea materialului;aceasta participa efetiv in procesul de frecare /uzare avand o structura diferentiata pe straturi;configuratia acestora fiind influentata de frecare si uzare,procese care la randul lor sunt determinate de structura acestei zone.

1-profilul de rugozitate al suprafetei

2-strat absorbit(format din molecule polare de apa,oxygen,azot,lubrifiant)

3-strat de oxid (caracteristicile mat de baza-strat dur,casant,cu bune prop antifrecare)

4-strat cu structura cristalina complet distrusa(strat amorf,in care se gasesc fragmente

de oxid spart,aschii de dimensiuni reduse provenite din material sau SA(scula aschie)caract procedeelor de prelucrare mecanica)

Solicitarile termice si mecanice ale sculei sunt semnificative ca urmare stratul 4 alterat,curg vascos in directia deplasarii sculei aschietoare(strat BEYLBI).

AVANTAJE

-repartizarea incarcaturii exterioare;sunt distribuite pe o suprafata larga si mai adanca;consolideaza pelicula de oxid;ofera suprafetei o remarcabila reproductibilitate a coeficientului de frecare.

5-strat cu structura cristalina deformata (strat accesibil efectului de frecare ,dar influenteaza la randul lui forta de frecare,zona cu cat mai intinsa cu cat materialul respectiv este saturat de defecte de semifabricare)

PROCESE DE FRECARE

Regimurile de frecare sunt: -frecare uscata ;frecare limita;frecare mixta;frecare fluida.

Frecarea(ungerea)fluida poate fi: -ungere hidrodinamica(HD);ungere hidrostatica(HS);ungere elasto-hidrodinamica(EHD)

FRECAREA USCATA-frecarea intre suprafetele aflate in interactiune directa,lubrifiantul indifferent de natura acestuia ,neexistand pe aceste suprafete.Contactul uscat se realizeaza prin intermediul stratului 2 si a oxidului 3.

FRECAREA USCATA ARE 3 LEGI:-forta de frecare este proportional acu incarcarea

-forta de frecare este independenta de aria de contact(legea este valabila dak consideram aria reala)

-forta de frecare este independent de viteza.(nu e confirmata)

Forta de frecare este dependent a de natura materialului in contact si de starea acestora.

OBSEVATIE:legile sunt valabile cand deformatiile sunt elastic.

TEORIA MICROJONCTIUNILOR SUDATE

Este o teorie moderna ,fundamentata de BOWDEN-TABOR IN 1950,aceasta explica forta de frecare prin considerarea comportarii suprafetei rugoase in procesele de prelucrare a incarcarilor si a realizarii miscarii relative.Asperitatile suprafetei de contact in interactiune se deformeaza elastic sau plastic.Acele asperitati deformate plastic se sudeaza formand asa numitele pungi de sudura sau MICROJONCTIUNI SUDATE(mjs).Miscarea relativa este posibila dak mjs sunt forfecate.MJS se poate realize in 2 moduri:

1)zona A corespunde situatiei in care puntile de sudura se realizeaza dak este o deformatie puternica a materialului in conditiile unei temperature scazute(mjs la rece)duce la gripaj atermic.Materialul sufera transformari metalurgice semnificative la mjs la rece,adeziuni foarte puternice si ,in consecinta ,ruperea se face cu effort mare cuantificat cu un coefficient:

2)zona B corespunde formarii mjs la cald,presiunea fiind redusa,temp foarte mari,gripaj termic,forfecare foarte redusa,coeficient:

Se exprima coeficientul de frecare in teoria mjs:

Dar ariile reale nu sunt egale si impune un coefficient α:0≤α≤1.Dak apare si miscare aria reala creste ,iar ariile nu sunt egale deci nu se pot simplifica.

Relatia coef.de frecare ne arata ca Ff este proportionala cu sarcina si independenta de aria suprafetei,in concordanta cu legile de baza ale frecarii.Din relatie=>valoarea lui µ aproape constanta in functie de material.Prin aceasta lege a MJS se evidentiaza natura metalurgica a frecarii fata de natura mecanica a acesteia,evidentiind legile clasica ale frecarii.Formularile anterioare postuleaza invarianta coeficientului de frecare ceea ce este fals.

In acest context trebuie sa avem in vedere urmatoarele:

a)nu se poate simplifica Ar din relatie pt k Arp e care se manifesta frecarea este mai mare dekt Ar care participa la preluarea incarcarii.Explicatia este aceea k toate asperitatile in contact si care defines Ar participa la transmiterea lui N,acestea putand fi deformate fie elastic fie plastic,pe cand frecarea se manifesta numai pe acele asperitati care sunt deformate plastic si sudate.

b)Diferenta ariilor reale este determinate si de cresterea ariei reale pe zona asperitatilor deformate plastic prin efectul fortelor tangential.(a se vedea Xerox-adeziunea simpla si extinsa)

FRECAREA LIMITA

Este frecarea prin intermediul unor straturi subtiri care impiedica contactul direct metal pe metal.Pelicula de lubrifiant lichid,grosimea acestora fiind foarte mica,de ordinal monomolecular;strat de lubrifiant solid (strat de grafit,clorit de zinconiu,disuflura de molibden),straturi subtiri pot fi straturi depuse de materialele antifrictiune(aliaje staniu,plumb).

Straturile limita de lubrifianti lichizi sunt straturi cu grosime mono sau pluri moleculara,acestea fiind rezultatul fenomenelor de absorbtie(legaturi intre lubrifiant si suprafata metalica) sunt legaturi de adeziune exprimata prin fortele Van Der Walls,si straturi chemisorbite -straturi care rezulta in urma reactiunii chimice a lubrifiantului cu suprafata metalica.

Lu brifiantul care realizeaza stratul limita se caracterizeaza prin molecule polare care au structura si orientare caracteristica.

Variaza µak intre 0.05-0.16.- otel pentru constructii -ulei mineral neaditivat -µak=0.1..0.16

-lubrifiant acizi grasi-µak=0.5.0.12

-otel pe CU-acid stearic -µak=0.09

-otel pe ZN-acid stearic-µak =0.05

Straturile limita prin grosimea relative redusa nu asigura o portanta in corespondenta cu incarcarile uzuale ale cuplelor de frecare.Grosimea stratului ,comparabila sau mai mica dekt inaltimea rugozitatii conduce la spargeea acestuia de catre rugozitate chiar si la incarcari modeste.Rugozitatea si sarcina controleaza durabilitatea filmului limita.

In functie de marimea rugozitatii stratul limita suporta anumite incarcari specific:

-prin lepuire=>Rz=0.04µm pa=33.6MPa

-prin rectificare fina=>Rz=0.1µm pa=18.6 MPa

-prin rectificare normal=>Rz=0.35 pa=15.2MPa

-prin strunjire foarte fina=>Rz=1µm pa=12.6MPa

Avand in vedere valoarea presiunii(200-400 MPa)care solicita in mod normal microsuprafetele in contact ale asperitatilor,este aproape cert k filmul limita nu este portant,iar integritate este incerta.Durabilitatea filmului limita e determinata si de numarul straturilor care il compun.

Pentru 4 pelicule: 1)strat monomolecular

2)strat din 3 monomolecule

3)strat din 9 monomolecule

4)strat din 90 monomolecule

Valoarea se refera la acidul stearic.De regula,pe suprafatele de contact aflata in regim limita vor exista simultan suprafete in contact direct nemijlocit si restul contacte prin intermediul peliculei de lubrifiant limita.ATUNCI:

µ=α*Ar*τf+(1-α)*Ar*τl

FRECAREA FLUIDA

Caracterizata prin existenta suprafetelor metalice a unui film de lubrifiant sufficient de gros astfel incat sa se evite contactul direct metal pe metal. Hmin=2.5(Rmax1+Rmax2)

Pelicula de lubrifiant este portanta,preluand incarcarea in conditiile mentinerii integritatii stratului de lubrifiant.Exista 3 variante de asigurare a acesteia:

1)HD-ungere hidrodinamica

2)HS-ungere hidrostatica

3)EHD-ungere elastohidrodinamica

1)La HD filmul de lubrifiant este autoportant,adik acesta este capabil sa preia incarcarile dak sunt indeplinite simultan urmatoarele conditii:- A)forma suprafetei metalice in contact este de pana geometrica(un interstitiu cu dimensiuni variabile ,intrarea lubrifiantului realizandu-se intr-o zona cu inaltime maxima si iesirea in zona cu inaltime minima.

Prima pana geometrica e pana in trepte;a doua e pana geometrica plana convergenta;a treia e pana geometrica curba convergenta;a patra e pana curba convergenta-divergenta.

B)Viteza relativa a suprafetei sa fie sufficient de mare

C)Lubrifiantul sa aiba o vascozitate corespunzatoare incarcarii la care este supus si sa se gaseasca in cantitate suficienta in zona portanta.

2)La HS este ungere cu lubrifiant introdus sub presiune cu ajutorul unei instalatii special care asigura o presiune cel putin egala cu presiunea care se manifesta la contact determinate de sarcina exterioara.

3)EHD-regimul este unul de ungere characteristic cuplelor cu contacte punctiforme si liniare puternic solicitate(rulmenti,angrenaje,variatoareEHD)

Filmul EHD este autoportant hidrodinamic,suprafetele metalice avand configuratia de pana geometrica rezultata in urma deformatiilor elastice a supraetei metalice.Zona de contact are o configuratie speciala.

REGIMUL EHD

Distributia de presiuni in contactele EHD evidentiaza un varf de presiune situate in zona strangulara la iesiea lubrifiantului din zona de contact.Varful de preiune devine din ce in ce mai mare odata cu crestera vitezei si se deplaseaza in acelasi timp din zona de intrare a lubrifiantului.

Consecinta:cresterea zonei strangularii;descarcarea zonei de iesire a lubrifiantului si extinderea zonei cu grosime minima a filmului de lubrifiant h min=0.8*h intrare.

Capacitatea portanta a filmului EHD este determinate de:

a)autoportanta HD a filmului(vezi ungerea fluida hidrodinamica)

b)vascozitatea este puternic influentata de presiune,cu cateva ordine de marime aceasta creste fata de vascozitatea pesiunii atmosferice(18-2100MPa)

c)vasco-elasticitatea lubifiantilor

Vascozitatea lurifiantilor este influentata de temperature si de presiune.Relatia vascozitate-temperatura este descrisa cu ajutorul mai multor relatii intre care urmatoarea are valente practice(relatia grafica atasata acestei relatii exprima dependenta vascozitate-temperatura printr-o linie dreapta care da posibilitatea determinarii vascozitatii la orice temperatura)    log*log(ν+c)=a*logT+b (relatie dublu logaritmica) a,b,c -constante ale lubrifiantului

Relatia presiune-vascozitate,creste presiunea determinata,creste vascozitatea ca urmare a micsorarii mobilitatii moleculelor uleiului.Relatia este exponentiala :η=η0*ekp*p (BARRUS)    η0=vascozitatea dinamica la presiunea atmosferica;kp=coefficient presiune vascozitate,exprimat ori de cate ori creste vascozitatea la presiuni inalte.

Uleiurile vascoase sunt mai sensibile la marirea presiuni decat cele cu vascozitate mica si de asemenea ,natura lubrifiantului are o influenta importanta (uleiurile parafinice sunt mai putin sensibile fata de cele naftenicesi naftenoparafinice).Efectul de crestere a vascozitatii se manifesta in special in cazul unor sarcini mari,aplicate cu viteze ridicate si scurt timp pe pelicule foarte subtiri.Acelasi efect apare si ca urmare a propritatilor vascoelastice a lubrifiantilor.

Dak un lichid este tensionat foarte repede el va prezenta mai intai o reactie elastica necesitand o cantitate finite de tinp inainte de aparitia curgerii vascoase.Acest timp este denumit timp de relaxare iar perioada de tranzactie de la reactia elastic la cea vascoasa este denumita fenomen de relaxare.Asadar fluidele au prop.vasco-elastice care depind de viteza de deformare.Timpul la care prop elastice devin semnificative poarta numele de timp critic de relaxare si are valorile:

-intre 10-9-10-12 s ptr uleiuri minerale

-intre 10-4-10-6 s ptr uleiuri multigrade(se folosesc si iarna si vara fara sa se modifice din cauza temp)

-intre 10-1-10 s ptr unsori consistente

S-a constatat ca timpii de incarcare maximi in cazul unor cuple de frecare sunt cuprinsi in intervalul 10-6-10-1secunde,domeniu in care uleiurile multigradesi unsorile au o comportare elastic.In acest context lubrifiantul se va comporta elastic dekt vascos ,filmul de lubrifiant putand prelua incarcari cu mult mai mari dekt cele prevazute de teoria HD.

CALCULUL CUPLELOR DE FRECARE IN REGIM DE FRECARE

OBIECTIVE:-determinarea grosimii minime a filmului EHD;stabilirea zonei de existenta a filmului EHD in raport cu suprafata totala de contact;stabilirea masurilor tribotehnice necesare asigurarii unui film EHD acceptat.

Calculul presupune 2 etape:-asimilarea contactului real cu un caracter echivalent

-calculu propiu-zis al grosimii minime a filmului de lubrifiant

1)Modelare contact prin exemplificare pe un cintact liniar

In aceasta etapa se calculeze raza cilindrului echivalent cu care se opereaza in continuare.

2)calculul grosimii minime a filmului de lubrifiant

-prima cale de contact in rezolvare este sistemul ecuatiei caracteristica ungerii tinand cont de particularitatile ungerii EHD.

-este o metoda precisa,se poate rezolva doar cu ajutorul programelor de calcul ;are o aplicabilitate redusa

- a doua cale -utilizarea unor parametri adimensionali definite in functie de factorii care influenteaza portanta filmului EHD.

-metoda practica cu o precizie suficienta rezolvarii problemei ingineresti

a)parametrul adimensional al incarcarii

b)parametrul vitezei

c)parametrul adimensional al materialelor

d)parametrul adimensional al filmului de lubrifiant

Xh se alege cel putin 2 si se recalculeaza fie hmin fie Ra.Plecand de la acestea se trece la etapa 3 de stabilire a masurilor care sa realizeze pe suprafetele de contact un regim cel putin EHD partial.Daca Solutia rugozitatii nu da satisfacatoare atunci recalculam η0 si alegem in mod corespunzator lubrifiantul.

ALUNECAREA CU INTERMITENTE

Este o miscare caracteristica cuplelor aflate in miscare relative de aluncare caractrizata prin alernanta perioadelor de lipire cu perioadele d deplasare normale.Alunecarea cu intemitente se explica ca o consecinta a enomenului de aderenta respective de formare a MJS si forfecarea acestora in miscare.Aparitia si ruperea puntilor de sudura explica variatia fortei de frecare si implicit a coeficientului de frecare.Cele 2 perioade se caracterizeaza prin valori diferite ale coeficientului de frecare;la lipire coeficientul de frecare are valoare mare.

Alunecarea cu intermitente este caracteristica cuplelor,de regula cu contact plan aflate n regim de frecare uscata sau mixt

FACTORII DE INFLUENTA LA ALUNECAREA CU INTERMITENTE

Alunecarea cu intermitente este influentata de viteza,rugozitate,sarcina,natura si prop lubrifiantilor.Amplitudinea miscarii creste odata cu reducerea vitezei relative de alunecare,a vascozitatii,a incarcarilor specific si a rugozitatii.Marimea fortei de frecare determina perioadele de alunecare,in acest sens s-a constatat experimental ca reducerea fortei de frecare determina cresterea numarului perioadelor de lipire.Acelasi efect se obtine si dak sarcina este redusa,rugozitate mica,vascozitate ridicata.Cele 2 perioade de lipire-alunecare se desfasoara cu viteze diferite,raportul mediu al acestora cuprins intre 1/20.1/50.Coeficientul de frecare al alunecarii cu intermitente s-a dovedit ca creste odata cu cresterea temperaturii si scaderea vascozitatii lubrifiantului.Aceasta variatie a coeficientuli de frecare este insotita si de variatia amplitudinii miscarii sacadate.

Regimul de ungere stabilizat la nivelul contactului influenteaza hotarator amplitudinea si perioada fenomenului.In sistemul ungerii HD fenomenul este complet amortizat,miscarea de alunecare fiind active si diferentiata in cazul regimurilor de frecare uscata,mixta sau limita.S-a dovedit k rugozitatea joaca un rol important in amortizarea fenomenului,astfel pentru ghidaje din fonta ,prelucrarea de frezare fina si tusarea in 24 de puncte micsoreaza amplitudinea fenomenului ,datorita faptului ca pe suprafata se creeaza o configurare care permite depozitarea lubrifiantului in microvolumele realizate prin prelucrare si care constituie o importanta rezerva de ungere.

Urmele de prelucrare mecanica orientate perpendicular pe diectia frecarii amortizeaza miscarea de alunecare.Se recomanda ca procedee de prelucrare mecanica rectificarea cu piatra,oala,frezarea fina,sevaluirea cu 16-20 de puncte.Prezenta in lubifiant a aditivilor de onctozitate acid oleic de 1-2%.O alta solutie pentru amortizarea fenomenului este alegerea cuplurilor de material,se recomanda cele absorbante de vibratii si cele care au o rigiditate mai mare.Se recomanda ca fenomenul sa fie controlat prin utilizarea unui lubrifiant special anti stick-slip(lubrifiant G 90).

LUBRIFIANTI

Lubrifiantul intr-o cupla de frecare este considerat al treilea corp si este utilizat pentru reducerea frecarii;controlul uzurii si eliminarea produselor de uzura;evacuarea caldurii;monitorizarea regimului termic;asigurarea etansarii anumitor zone caracteristice mecanismelor.

Se clasifica dupa starea de agregare:-gazosi(aer,abur,co2,He,N2)

-lichizi(uleiuri minerale,lubrifianti neconventionali,feon)

-materiale vasco-plastice(unsori consistente)

-solizi-materiale plastic PTFE

-materiale cu structure cristaline lamelare(grafit,disulfura de molipden,clorit de zinconiu)

LURIFIANTI LICHIZI

Uleiurile minerale se obtin prin prelucrarea chimica adecvate din titeiuri petrol brut.Aceste titeiuri sunt un amestec de hidrocarburi si alte componente chimice,hidrocarburi sunt componentele cele mai importante si sunt:parafinice,naftenice sau aromate.De regula intr-un ulei ,una din aceste componente se gasesc in componenta cea mai mare,aceasta definind si tendinta,comportarea,caracteristica lubrifiantului.

PROPRIETATILE FIZICO-CHIMICE ALE LUBRIFIANTILOR LICHIZI

A-Vascozitatea-reprezinta masura a rezistentei la curgere a straturilor successive de lubrifiant.

Relatia intre vascozitate si temperatura ,relatia intre vascozitate si presiune .Cresterea temperaturii conduce la scaderea vascozitatii;cresterea presiunii duce la cresterea vascozitatii.Este foarte importanta variatia vascozitatii cu temperatura.

Aprecierea variatiei vascozitatii cu temperatura se face utilizand indicele de vascozitate (IV) si este definit prin graficul:

In functie de valoarea lui IV avem lubrifianti:-cu IV scazut-IV<35

-cu IV mediu-IV=35.80

-cu IV ridicat -IV=80.100

-cu IV foarte ridicat-IV>110

B-Onctozitatea-este proprietatea lubrifiantului de a adera pe suprafetele metalice si de a forma straturi adsorbite sau chemisorbite,puternic ancorate la suprafata cuplei,realizandu-se un regim de frecare limita.Este o proprietate naturala a uleiurilor nafteno-aromatice sau se dobandeste prin aditivare.Nu este o caracteristica intrinseca a lubrifiantului,onctozitatea depinde de natura materialului cu care vine in contact.

C-Densitate -cuprinsa intre 800 si 1000 kg/m3 scade la cresterea temperaturii.

D-Caldura specifica-creste odata cu cresterea temperaturii:

E-Conductivitate termica-putin influentata de temperatura

F-Continutul de sulf;in cantitate de 0.1 este favorizat procesul de formare a straturilor limita si se controleaza procesele de oxidare ale lubrifiantului

G-Punctul de inflamabilitate-reprezinta temperatura vaporilor uleiurilor respectiv obtinerea prin incalzirea unui aparat standard,se aprind instantaneu,caracteristici care dau indicatii asupra gradului de contaminare a uleiului.

H-Punct de congelare-isi pierde capacitatea de curgere libera;temperature limita de utilizare a uleiului.

I-Culoare-o carateristica de identificare ;nu ofera date asupra contaminarii sau degradarii.

J-Spumare

In mod obisnuit ,la temperaturi si presiuni mediu ambiant ,in cazul lurifiantul se gaseste aer dizolvat in proportie de 8%.Cresterea acestui procent,cu scaderea presiunii poate sa conduca la 2 situatii:

-dak faza aer-ulei e discontinua se produce cavitatia

-dak faza e constanta bulele de aer se separa la suprafata uleiului,formand spuma care are proaste proprietati lubrifiante si se comporta ca un ecran termic.

CLASIFICAREA SI NOTAREA LUBRIFIANTILOR

Nu exista o modalitate unica de clasificare si notare a uleiurilor minerale.Fiecare firma producatoare are propia clasa.In anumite domenii exista o standardizare si o notare unik:

-pentru uleiuri de uz general -clasa ISO (ISO 3448-78)-cuprinde 18 clase,simbolul numeric atasat indica vascozitatea cinmatica medie la temperatura de 40 grade Celsius.

-pentru uleiuri de autoturisme (motor cu ardere interna)-se utilizeaza clasa SAE,cuprinde 2 categorii-pentru motoare si pentru transmisii.

Aceste uleiuri SAE se impart in uleiuri monograd si multigrad.Uleiurile multigrade au variatii foarte mici cu temperature,ptr k contin ca aditivi amelioratori ai IV.Pentru a fi deosebite in simbolizare apare sufixul "W"(winter):SAE5W/30(la temperature de iarna 5,la vara 30).

Clasificare STAS 871-81:-domeniu de utilizare 10 clase:-uleiuri pentru motoare termice

-uleiuri pentru transmisii autovehicule

-uleiuri ptr utilaje industrial

-uleiuri hidraulice

-uleiuri electroizolante

-uleiuri ptr prelucrare metale

-uleiuri ptr transfer termic

uleiuri ptr tratamente termice

-uleiuri ptr prelucrarea cauciucului

-uleiuri ptr alte utilizari

UNSORI CONSISTENTE

Sunt un amestec de uleiuri lubrifiante minerale,sapunuri metalice unul sau mai multe,apa cu rol de stabilizatorsi aditivi care confera proprietati specific.

Comportare-neologica,substanta fiind considerate medii plastic sau cvasiplastice.

Sapunurile de baza:Na,Ca,Pl,Ba,Li,Pb substante de baza.Proprietatile sapunurilor confera unsorii proprietatilor specific .Sapun de sodiu ofera aspect fibros;Li+Ca un aspect untos,Na sunt sensibile la apa si nu se foloseste in medii cu atmosfera umeda ,celelalte au rezistente la apa mare.Unsorile consistente au ca aditivi:grafit,sulf,zinc,disulfura de molipden,Caracteristica cea mai importanta a unei unsori este consistent care se masoara pe o amprenta realizata in masa unsorii de catre un penetrator conic cu geometrie si prop standardizate care se lasa 5 secunde pe unsoarea respective aflata la temperature de 25 Grade Ceelsius,pnetratia se masoara in mm.Penetrarea se claasifica in 9 clase 00,0,1,.7.

00-semifluida;7-extrem de tare

Temperatura de picurare,alta proprietate importanta -este temperature la care uleiul se separa din amestec si apare in masa unsorii prima picatura de ulei.Utilizarea unsorii nu se face la o temperatura mai mare dekt aceasta.Se prescrie ca temperature la care lucreaza unsoarea sa fie mai maica cu 50 de grade aceasta temperatura de picurare.Stabilitatea coroidala,altaproprietate -proprietatea de a se mentine amestecul nealterat.

Rezistenta la oxidare-o propietate care evidentiaza mecanismul interactiunii dintre unsoare si suprafata metalica din punct de vedere al coroziunii.

Clasificare in functie de domeniul de utilizare:-unsori lubrifiante(se noteaza cu U;unsori multifunctionale(Um);unsori ptr rulmenti(Rul);unsori ptr temperature joase(Tj):unsori ptr lagare deschise(LD).

-unsori ptr etansare(se noteaza cu E

-unsori ptr protectia suprafata metalica(unsoare rezistenta la solventi organic(RS);unsoare antirugina(AR)

ULEIURI SINTETICE

S-au realizat recent produse sintetice cu caracter lubrifiant care corespund unor cerinte special.Proprietatile acestora vizeaza imbunatatirea indicelui de vascozitate,creste stabilitatea termica,scade efectul oxidarii,creste temperature de inflamabilitate si scade temperatura de picurare.Aceste fluide se mai cunosc sub numele de uleiuri sintetice,care sunt derivati ai SG,ai rasinilor polimerice ori ai plastifiantilor.Exista o mare varietate de uleiuri sintetice,nu exista clasa unitara.

Din punct de vedere chimic exista 3 mari grupe de uleiuri sintetice:

A-Lubrifianti sintetici pe baza de hidrocarburi-a)poliglicolice(cu characteristic principale rezistente mari l auzura,durabilitate ridicata;au indice de vascozitate peste 200;coeficientul de piezovascozitate Kp are valori mici cu consecinte asupra utilizarea acestuia fiind foarte bune la instalatia de franare;prin caracteristici sunt utilizate in industria de realizare a cauciucului,ca fluide tehnologice ptr temperature ridicate,ca lubrifiant ptr motoare cu ardere interna.

-b)esterice-include monosteri,diesteri,poliesteri;au stabilitate termica ridicata,-60-200 grade isi pastreaza proprietatile,ptr temperature joase sunt excelente,se utilizeaza la turbopropulsoare cu jet.

B-Lubrifianti pe baza de silicon,siliconice,au o foarte scazuta variatie a temperature vascozitatii.IVE(200,250),au rezistente mari la oxidare,foarte buna stabilitate termica,au prop lubrifiante reduse,folosite ca fluide ptr amortizare,la lagare cu temperaturi ridicate si ptr ungerea instrumentelor de masura

C-Organohalogeni -rezistenta la oxidare,comportare buna in cazul mediilor susceptibile de explozie atunci cand lubrifiantul intra in contact cu mediu propice.

LUBRIFIANTI SOLIZI

De regula sunt substante cristaline cu structura cristalina lamerala(grrafit,disulfura de molipden).Domeniu de utilizare-aplicatii spatiale,aparatura vacuum,cu radiatii intense,reactoare nucleare la temperaturi scazute(criogenie),temperaturi foarte inalte 9prelucrare metale).

Ungerea cu lubrifianti presupune existenta unor pelicule solide care se caracterizeaza prin frecari foarte mici respective rezistente la forfecare reduse.Modalitati de utilizare a substantelor cu acest rol:-materiale si aliaje moi

-mase plastice,cu rol de lubrifiant solid,propiretati antiuzura,capacitatea de inglobare a particulelor abrasive si au inertie chimica.

-materiale cu structura cristalina lameralara;la temperature ridicate in vacuum ;pot fi inglobate in materialul cuplelor,ca materiale antifritiune ,ca filme uscate.

-oxizi de Pb frecvent,dioxid de siliciu ,trioxide de crom.

Se utilizeaza sub forma de pulberi sau aditivi ptr uleiuri consistente.Temperatura 350-1000 grad calsius Fara oxygen in mediu.Atunci cand mediile de functionare sunt saturate de apa,oxygen,dioxid de carbon coeficientul de frecare scade eficacitatea maxima de grafit.

-granule 1-2 micrometri

-cand planele cristalinelor sunt inclinate la 5grade fata de miscarea µak are valori minime.

-in prezenta miscarii de rostogolire transformand planele cristalinelo in role de grafit µak scade

SULFURA DE MOLIPDEN

-temp 1300-1400 grade ptr medii fara oxygen si apa

-ptr medii alterate-650 grade

-durabilitatea film depinde de natura suprafetei in contact

ADITIVI

-substante chimice care introduce in ulei minerale si unsori consistente car e realizeaza imbunatatirea proprietatilor respectivelor medii de ungere.

Dupa rolul functionarii -ameliator al indicelui de vascozitate cu rol de a mentine √=ct la temperatura mare respectiv scaderea √ la temperaturi scazute.

-aditivu anticoroziv are rolul de a proteja suprafata metalica de efectul axidativ al lbrifiantului.

-aditivul antioxidant e cel care asigura neutralizarea reactiilor de oxidare a lubrifiantilor,reactii care constituie una din principalele cause ale degradarii uleiurilor.

-aditivul antirugina care impiedica actiunea apei asupra suprafetei metalice(acestea sunt substante polare cu o mare capacitate de adsorbtie pe suprafata metalica)

-aditivul antispumare-impiedica formarea spumei

-aditivul antiuzura

-aditivul antigripant-are rolul de a inlocui gripajul cu o uzura coroziva actiunea acestora asupra suprafetelor metalice consta in controlul procesului de formare a MJS.

-aditivul de onctozitate-care creste capacitatea lubrifiantului de a adera in pelicule subtiri pe suprafata metalica.

MECANISMUL DE ACTIONARE AL ADITIVILOR consta in :

Formare de pelicule limita (potejeaza suprafata metalica evitand contactul direct)

Stratul adsorbit creste viteza de reactie realizand un strat de reactive care actioneaza ca infibitor de MJS si ca fragilizator al stratului acesta de reactie efect tradus prin scaderea eforturilor necesare forfecarii MJS.

PROCESE DE UZARE

-pierderea de material de pe suprafetele in contact ale cuplelor de frecare defines procesul de uzare;produsul rezultat il numim uzura.Uzarea este o consecinta a frecarii si desi sunt fenomene associate nu exista o relatie de dependenta strict detrminata.

Din punct de vedere al uzarii cuplele de frecare parcurg 3 etape:

I-perioada de rodaj-procesul de uzare e controlat si dirijat spre realizarea unei alte rugozitati dekt cea obtinuta prin prelucrare mecanica,rugozitate care trebuie sa aiba o capacitate portanta mare.In perioada asta pot aparea procese de gripaj incipient care nu evolueaza ptr ca prin actiunea aditivilor acest gripaj e inlocuit ca un process coroziv controlat.Rodajul se incheie atunci cand rugozitatea 3 a adoptat conditii de functionare(sarcina viteza temperatura)

II-perioada de functionare normala a unei cuple de lunga durata unde se manifesta uzarea cu o intensitate

moderata.Procesele de uzare sunt uzarea abraziva,de adeziune,de oboseala si triocoroziune.

III-perioada de uzura catastrofala.

Procesele de uzare pot ficuantificate prin parametri extensive si intensivi.

Uzarea poate fi:-liniara(Ul)

-gravimetrica(Ug)

-volumetrica(Uv)

-planimetrica(Up)

Parametrii intensive:-viteza de uzare

-intensitatea de uzare.

UZAREA DE ADEZIUNE

-consecinta procesului de formare si forfecare a MJS

FACTORI I DE INFLUENTA

A-natura si caracteristicile metalografice ale corpului in contact.

-comportarea materialului la adeziune e legata de afinitatea metalurgica a materialului;de tendinta acestora de a forma alaije interstitiale/substitutionale tendinta determinata in principal de dimensiunea atomilor

-adeziunea e severa la sarcini mici at cand materialele in contact sunt de acelasi fel.

-in functie de compatibilitatea materialului intalnim 4categorii de material:

a)cupluri de materiale cu solubilitate reciproca completa(uzura intense,transfer masiv de material respective gripaj.)

b)cupluri de material cu anumite solubilitati in faza solida si care pot forma eventual compusi intermediary.

c)cupluri de material cu solubilitate scazuta, in tensitate uzare medie,transferul de material se face de la cel cu duritate mica la cel cu duritate mare.

d)cupluri de material care nu formeaza aliaje-posibilitatea formarii MJS e foarte foarte mica

B-structura metalografica influenteaza adeziunea.

-constituentii duri din masa materialului creste rezistenta la uzura.

-uzura e mai intensa in prezenta feritei pe suprafata de frecare pe cand uzura in prezenta structuri perlitice e mult mai scazuta.

-structurile perlitice foarte fine si pluri fazate se comporta mai bine dekt structura feritica si austenitica monofazate

-prezenta cromului in structura solida nu da satisfactie,in schimb prezenta carburii de crom conduce la efecte favorabile.

Gripajul-forma de manifestare violenta a uzurii de adeziune

-provocat de dezechilibrul energetic al suprafetei constante

-determinat de valorile mari ale presiuni de contact,a vitezei de alunecare provocata de o ungere necorespunzatoare si de o rugozitate mare si o distributie neuniforma a inaltimilor acstora pe suprafata de contact.

Datorita distrugerii stratului de lubrifiant se realizeaza suduri la nivelul asperitatilor urmata de ruperea lor asociata cu smulgeri de material si urme semnificative de alunecare a stratului superficial care se pot materialize sub forma unor benzi care au culoarea de revenire a otelului.;materialul supafetei gripate are un aspect poros aspru cause provocatoare a gripajului si a rodajului necorespunzator.

TIPURI DE TEMPERATURI

-TEMPERATURA INSTANTANEE(Ti)-atinge valori pana la 1000 gade care se manifest ape varful rugozitatii,e una de scurta durata drept care nu au loc acumulari de caldura pe suprafata de contact si in consecinta nu monitorizeaza gripajul.

-TEMPERATURA MEDIE(Tm)-temperatura masei materialului care se calculeaza cu relatie specifica fiecarei cuple si se precizeaza si locul in care trebuie masurata.

-TEMPERATURA MEDIE DE SUPRAFATA(Tms)-temperatura care corespunde suprafetei de frecare;ea scade ca valoare cu grosimea stratului catre interiorul materialului.

Timpul de egalizare a celor 2 tensiuni se compara cu timpul de repetare a contactului.La valori egale apare rezonanta termica =>temperatura evolueaza in fiecare punct intre temp maxima si cupla.Daca timpl de egalizare a temp maxime mai mare decat temperature dintre 2 contacte consecutive atunci evolutia termica volueaza catre atingerea temp de topire a metalului.