Mehanizmi i principi trenja i trošenja materijala
Kad god se površine kreću jedna po drugoj, dolazi do pojave trošenja - oštećenja na jednoj ili obje površine koje najčešće podrazumijeva i progresivan gubitak materijala.
U većini slučajeva, trošenje je štetno; uzrokuje povećanu zračnost između pomičnih komponenti, neželjenu slobodu kretanja, gubitak preciznosti, često vibracije, povećano mehaničko opterećenje i još brže trošenje, te ponekad i zamor materijala. Gubitak relativno male količine materijala može biti dovoljan uzrok zatajenja rada velikih i kompleksnih strojeva. Ipak, ponekad su (kao kod trenja) velika trošenja poželjna - npr. brušenje, mljevenje i poliranje koriste pojavu trenja za brzo odstranjivanje materijala u kontroliranim uvjetima, a niska razina trenja ponekad je i poželjna kod nekih procesa uhodavanja mehanizma.
Trošenje se može podijeliti na trošenje klizanja, koje se javlja bez prisustva tvrdih čestica, i abrazijsko trošenje, koje se zbiva uz njihovo prisustvo. U određenim uvjetima trošenje klizanjem može proizvesti krhotine koje uzrokuju daljnje abrazijsko trošenje. Upravo zbog toga se treba imati na umu da granica između različitih vrsta trošenja često ne može biti jednoznačno određena.
ADHEZIJA
Adhezijsko trošenje nastaje kao posljedica djelovanja međumolekularnih sila u točkama dodira tijela, a manifestira se kroz „preraspodjelu“ materijala s jedne na suprotnu površinu.
Slika 1: Adhezijsko trošenje
To često dovodi do puknuća i hladnog zavarivanja radnih dijelova. Adhezijsko trošenje se reducira korištenjem različitih materijala i tvrdih površina otpornih na ovu vrstu trošenja.
ABRAZIJA
To je najučestalije trošenje u industriji. Nastaje kao posljedica prodiranja vrhova tvrđeg materijala u površinske slojeve mekšeg uz brazdanje pri uzajamnom gibanju tijela.
Slika 2: Abrazijsko trošenje
Abrazivno sredstvo može biti proizvod tipa: ugljen, cement, kamen, staklo, keramika i sl. Trošenje se stoga javlja prilikom kopanja rudače, drobljenja, izvlačenja i otpremanja. Strojni dijelovi su tada izloženi visokim naprezanjima i tzv. abraziji između dva tijela (Two-Body Abrasion). Borba protiv ove vrste trošenja zahtijeva vrlo tvrde, guste i otporne materijale za površinsku zaštitu.
Slika 3: Abrazija između dva tijela
Abrazija između tri tijela (Three- Body Abrasion) javlja se kod uređaja kao što su pumpe ili ventili kada se abrazivno sredstvo zaglavi između površina u trenju (pr. ležajevi). I ovdje se zbog visokih naprezanja moraju koristiti čvrsti i otporni materijali.
Slika 4: Abrazija između tri tijela
Osnovna razlika između ove dvije vrste abrazijskog trošenja je u tome što abrazija između dva tijela nastaje isključivo zbog tvrdih izbočina na površinama u dodiru, dok se kod abrazije između tri tijela radi o dvije površine između kojih se tvrde abrazivne čestice slobodno kreću i uzrokuju oštećenja.
Neki od načini smanjenja abrazijskog trošenja su:
- Izbor parova materijala otpornih na abrazijsko trošenje
- Odgovarajuća obrada površinskih slojeva
- Razdvajanje površina slojem fluida- maziva.
EROZIJA
Ova vrsta trošenja nastaje uslijed djelovanja djelića fluida (sa ili bez krutih čestica nošenih fluidom) koji velikim brzinama udaraju o površinu tijela.
Slika 5: Erozijsko trošenje
Jačina erozije najvećim dijelom ovisi o brzini i kutu udara čestica, te njihovoj tvrdoći. Postoje dva osnovna oblika erozije:
a) Erozija tupoga kuta- gdje se većina energije troši na deformaciju površine. Zaštita od ove vrste trošenja zahtijeva elastični zaštitni sloj, najčešće elastomer.
b) Erozija oštroga kuta- proces koji je sliči abraziji i rezanju. Kako bi se smanjila stopa trošenja, potrebna je velika tvrdoća same površine.
Neki od načini smanjenja erozijskog trošenja su:
- Eliminacija krutih čestica iz fluida
- Promjena kuta udara fluida o površinu
- Smanjenje relativne brzine fluida
- Izbor pogodnog materijala
- Dodatne izmjene površine materijala u cilju poboljšanja njegovih karakteristika.
KOROZIJA
Javlja se u slučajevima kada se pojavi adhezijsko ili abrazijsko trošenje u kombinaciji s korozivnim okružjem. Stopa gubitka materijala može biti veoma visoka. Uzrok tomu leži u činjenici da se premazi za zaštitu od korozije lako odstranjuju trošenjem ostavljajući tako nezaštićen metal koji brzo korodira. Stabilni sloj oksida koji bi priječio napredovanje korozije se gubi uslijed adhezijskog/abrazijskog trošenja.
Sama korozija je elektrolitički proces koji uključuje izmjenu elektrona i iona. Može se pojaviti između različitih metala ili između različitih dijelova istog metala ili slitine gdje postoji razlika elektrokemijskog potencijala. Razlika nastaje i zbog prisustva oksida, različitih nečistoća, faza slitine. Za koroziju je potreban i provodljivi elektrolit (vlaga, slana voda, i sl.) za uspostavljanje električnog kruga.
KAVITACIJA
Kavitacijsko trošenje je ustvari podvrsta korozijskog trošenja. Javlja se kada se tlak u tekućini snizi na vrijednost tlaka isparavanja te dolazi do pojave mjehurića pare. Oni bivaju nošeni u područje višeg tlaka gdje implodiraju (vraćaju se u kapljevitu fazu). Ako se implozija mjehurića pare dešava u blizini čvrste stijenke, dolazi do njenog oštećenja. Sama pojava popraćena je vibracijama i bukom.
Dodatne informacije o proizvodima
|
|||
