2/26/2014

1

1

2

3

4

TRIBOLOGIJATRIBOLOGIJA4

R. prof. dr. Adil Muminovi

1. UVODNE NAPOMENE1. UVODNE NAPOMENE

ProcesiProcesi kojikoji sese javljajujavljaju pripri relativnomrelativnom kretanjukretanju elemenataelemenatajj j j jj j j pp jjkinematskogkinematskog para,para, aa toto susu::

zz TRENJETRENJE NANA DODIRNIMDODIRNIM POVRINAMAPOVRINAMA -- gubitkagubitkamehanikemehanike energijeenergije..

HABANJEHABANJE ODNOSNOODNOSNO TROENJETROENJE MATERIJALAMATERIJALA SASAzz HABANJEHABANJE,, ODNOSNOODNOSNO TROENJETROENJE MATERIJALAMATERIJALA SASAPOVRINEPOVRINE KOJEKOJE SUSU UU MEDJUSOBNOMMEDJUSOBNOM DIJELOVANJUDIJELOVANJU-- osnovniosnovni razlograzlog zamjenezamjene dijelovadijelova ..

2/26/2014

2

TRIBOLOGIJATRIBOLOGIJA jeje tehnikatehnika disciplinadisciplina kojakoja izuavaizuava pojavepojave iiproceseprocese nana povrinamapovrinama kojekoje susu uu medjusobnommedjusobnom dijelovanjudijelovanju::direktnomdirektnom iliili indirektnomindirektnom dodirudodiru ii relativnomrelativnom kretanjukretanju..

TRIBOLOGIJATRIBOLOGIJA jj lti lti ti i ijti i ij f ik if ik i TRIBOLOGIJATRIBOLOGIJA jeje multinaunamultinauna optimizacijaoptimizacija frikcionogfrikcionogkompleksakompleksa.. FrikcioniFrikcioni komplekskompleks podrazumjevapodrazumjeva procesproces trenja,trenja,habanjahabanja ii podmazivanjapodmazivanja..

TRIBOLOGIJATRIBOLOGIJA naukanauka ii tehnologijatehnologija oo transferutransferu ii disipacijidisipaciji(gubitku)(gubitku) masemase ii energijeenergije uu mehanikommehanikom sistemusistemu..

TRIBOLOGIJATRIBOLOGIJA (tribos(tribos--trenjetrenje ii logoslogos--nauka)nauka)..

OsnovniOsnovni uzroniciuzronici pojavepojave neispravnostineispravnostipojedinihpojedinih mainskihmainskih sistemasistema susu tribolokitribolokiprocesiprocesi..

PrekoPreko 3030%% svihsvih neispravnostineispravnosti osnovnihosnovnihelemenataelemenata mainamaina nastajenastaje kaokao direktnadirektnaposljedicaposljedica habanjahabanja..

2/26/2014

3

INICIJALNE ILI RANE NEISPRAVNOSTI

SLUAJNE NEISPRAVNOSTI

PROGRESIVAN RAZVOJ TRIBOLOKIH PROCESA

Slika 1.1: Zavisnost uestanosti oteenja od vremena

Slika 1.2: Shematski prikaz promjena u tribomehanikom sistemu

2/26/2014

4

Aspekti tribologije :Aspekti tribologije : ekonomskiekonomski(procjena(procjena -- odod ukupnoukupno prizvedeneprizvedene energijeenergije uu svijetusvijetuprekopreko 3030%% sese utroiutroi nana savladjivanjesavladjivanje trenja)trenja)..

naunonauno--strunistruni(Napredak(Napredak uu fundamentalnimfundamentalnim znanjimaznanjima oo trenjutrenju iihabanju,habanju, razvojrazvoj novihnovih materijalamaterijala otpornihotpornih nana habanjehabanje iinovihnovih kvalitetnijikvalitetniji mazivamaziva kaokao ii aplikacijaaplikacija tihtih znanja)znanja) ..

i t di i li ii t di i li i interdisciplinarniinterdisciplinarni((UU oblastioblasti mainstvamainstva tribologijatribologija sese oslanjaoslanja uu prvomprvom redu,redu,nana naukunauku oo materijalima,materijalima, naukunauku oo konstruisanjukonstruisanju iimainskimmainskim elementima,elementima, kaokao ii nana poznavanjepoznavanje osnovnihosnovnihzakonitostizakonitosti mehanikemehanike fluida)fluida)..

2. TRENJE2. TRENJE-- spoljnjespoljnje trenjetrenje..

-- unutranjeunutranje trenjetrenjeunutranjeunutranje trenjetrenje

UU optemoptem sluajusluaju gubitakgubitak energijeenergije uu TMSTMSnastajenastaje zbogzbog trenjatrenja tijelatijela uu neposrednomneposrednomdodiru,dodiru, trenjatrenja uu viskoznomviskoznom fluidufluidu ii gubitakgubitakusljedusljed elastinogelastinog histerezisahisterezisausljedusljed elastinogelastinog histerezisahisterezisa..KarakteristikaKarakteristika posmatranogposmatranog sistemasistema kojakojazavisizavisi nene samosamo odod svojstavasvojstava materijalamaterijala uudodiru,dodiru, veve ii odod radnihradnih uslovauslova ii sredinesredine uu kojojkojojsistemsistem radiradi..

2/26/2014

5

Karakteristine promjenljive veliine:Karakteristine promjenljive veliine:

SILA TRENJA SILA TRENJA FtrFtr

KOEFICIJENT TRENJAKOEFICIJENT TRENJA

MOMENT TRENJA i MOMENT TRENJA i MtrMtr

RAD TRENJA RAD TRENJA AtrAtr

Hrapavost povrina

N7

2/26/2014

6

Kvalitet povrinske izradeKvalitet povrinske izrade

Izgled povrina pri razliitim nainima obradeIzgled povrina pri razliitim nainima obrade

2/26/2014

7

** SrednjegSrednjeg aritmetikogaritmetikog odstupanjaodstupanja profilaprofila ((RaRa))Slika 2.1: Izgled mikroneravnina obraene povrine

d)(1 nR 1** NajveuNajveu neravninuneravninu RRmaxmax** SrednjuSrednju visinuvisinu neravninaneravnina

dx)x(yl

Ra = 1 == i ia ynR 1

==+=

5

1

5

1 51

51

iui

iviz yyR

Srednju visinu neravninaSrednju visinu neravnina

5)R...RR()R...RR(R 1042931z

++++++=

2/26/2014

8

Slika 2.2: Shematski prikaz strukture povrinskog sloja metala(1- Absorbovani sloj vode i drugih organskih materija,2 Sloj absorbovanog gasa, 3- Oksidni sloj, 4- Otvrdnuti sloj,5 Sloj deformisanog materijala)

2/26/2014

9

KodKod razmatranjarazmatranja dodiradodira dvijedvije isteiste povrinepovrinebezbez slojevaslojeva uu statikimstatikim uslovimauslovima podpod nekimnekimoptereenjemoptereenjem teorijateorija oo trenjutrenju usvajausvaja dada jeje::

a)a) StvarnaStvarna povrinapovrina dodiradodira AsAs znatnoznatno manjamanja)) pp jjodod geometrijskegeometrijske AgAg dakledakle AsAs

2/26/2014

10

ZaZa plastinuplastinu deformacijudeformaciju jeje Ast

nF

gdjegdje jeje:: tt naponnapon nana granicigranici teenjateenja.. AkoAko susu uudodirudodiru dvadva razliitarazliita materijala,materijala, tt sese odnosiodnosi nanamaterijalmaterijal majemaje tvrdoetvrdoe..

e)Ukolikoe)Ukoliko susu uu dodirudodiru realnerealne povrinepovrine sasa svimsvimslojevimaslojevima ondaonda sese optereenjeoptereenje prenosiprenosi prekopreko dodiradodiraslojevimaslojevima ondaonda sese optereenjeoptereenje prenosiprenosi prekopreko dodiradodiraosnovnihosnovnih materijalamaterijala ((diodio Ai,Ai,

2/26/2014

11

2.1 TRENJE PRI KLIZANJU2.1 TRENJE PRI KLIZANJU(Leonardo(Leonardo dada Vini,Vini, Kulon,Kulon, Amonton)Amonton)NapomenaNapomena vezanihvezanih zaza ovoovo trenjetrenje::

SILASILA TRENJATRENJA jeje srazmjernasrazmjerna optereenjuoptereenju kojekojedj l jdj l j k itk it tt ii O jO j kkdjelujedjeluje okomitookomito nana spregnutespregnute povrinepovrine.. OvajOvaj zakonzakonvaivai uu iremirem obimuobimu radnihradnih uslovauslova ii zaza veinuveinumetalametala..

SILASILA TRENJATRENJA nene zavisizavisi odod geometrijegeometrije povrinskogpovrinskogdodiradodira.. OvajOvaj zakonzakon vaivai zaza veinuveinu materijalamaterijala ii zazamaterijalematerijale kojikoji imajuimaju definisanudefinisanu granicugranicu teenja,teenja, aanene vaivai zaza izrazitoizrazito elastineelastine ii viskoelastineviskoelastinenene vaivai zaza izrazitoizrazito elastineelastine ii viskoelastineviskoelastinematerijalematerijale.. II ovaova konstatacijakonstatacija nemoranemora bitibiti potpunopotpunotanatana..

STATIKISTATIKI koeficijentkoeficijent trenjatrenja jeje veivei ododkinematikogkinematikog.. OvajOvaj zakonzakon jeje dokazandokazan zaza veinuveinumaterijalamaterijala..

Slika 2.5: Trenje klizanja

2/26/2014

12

PriPri relativnomrelativnom kretanjukretanju suhihsuhih nepodmazanihnepodmazanih povrinapovrinavrstihvrstih tijelatijela trenjetrenje nastajenastaje iziz dvadva razlogarazloga::

11.. adhezijaadhezija kojakoja sese javljajavlja uu oblastioblasti dodiradodira dvadva tijela,tijela,

22.. deformacijadeformacija povrinskihpovrinskih slojevaslojeva tokomtokom kretanjakretanja iiuzajamnoguzajamnog dijelovanjadijelovanja dvadva tijelatijela..

UkolikoUkoliko sese usvojiusvoji dada susu goregore pomenutipomenuti razlozirazlozinastankanastanka trenjatrenja dvadva nezavisnanezavisna procesaprocesa tadatada ukupnaukupnanastankanastanka trenjatrenja dvadva nezavisnanezavisna procesaprocesa tadatada ukupnaukupnasilasila trenjatrenja::

FtFt == FadhFadh ++ FdefFdefADHEZIONA KOMPONENTA

DEFORMACIONAKOMPONENTA

Adhezinona sila trenja Adhezinona sila trenja (priblino rijeenje)(priblino rijeenje)

AkoAko stvarnustvarnu povrinupovrinu dodiradodira obiljeimoobiljeimo sasa AsAs aanaponnapon nana smicanjesmicanje materijalamaterijala sasa ss ondaonda jeje silasilatrenjatrenja FtFt odredjenaodredjena izrazomizrazom::trenjatrenja FtFt odredjenaodredjena izrazomizrazom::

FFtt == FFadhadh == AAsssszaza plastinoplastino deformisanjedeformisanje stvarnastvarna povrinapovrina jeje ::

As nF tsn AF =KoeficijentKoeficijent trenjatrenja nana osnovuosnovu dosadanjihdosadanjih analizaanalizamoemoe sese odreditiodrediti kaokao::

t

n

t

FF=

t

s

ts

ss

AA

== t 5 s 205 .t

s ===

2/26/2014

13

IspitivanjaIspitivanja pokazujupokazuju dada koeficijentkoeficijent trenjatrenja kodkodmetalametala moemoe dada imaima znatnoznatno iriiri spektarspektarvrijednostivrijednosti odod ovakvoovakvo izraunateizraunate.. UU ovakvomovakvomsluajusluaju koeficijentkoeficijent trenjatrenja imaima netoneto veuveu

ij d tij d t dd 00 22vrijednostvrijednost odod == 00..22..

NaNa veliinuveliinu trenjatrenja kodkod metalametala znatnoznatno utieutie iiistoaistoa materijala,materijala, jerjer oksidnioksidni sloj,sloj,apsorbovanihapsorbovanih molekulamolekula gasa,gasa, vlagevlage ii drugihdrugihpp gg gg ggmaterijalamaterijala mogumogu znatnoznatno smanjitismanjiti atheziju,atheziju,naponnapon smicanjasmicanja povrinskogpovrinskog sloja,sloja, aa timetime iiveliinuveliinu trenjatrenja..

ZaZa elastineelastine materijalematerijale ii polimernepolimerne materijalematerijaledeformacionadeformaciona komponentakomponenta FdefFdef nastajenastaje kaokaorezultatrezultat elastinogelastinog histerezisahisterezisa pripri klizanju,klizanju, nprnpr..elastomeraelastomera dakledakle::

FdefFdef == FhistFhistFdefFdef == FhistFhisttakotako dada jeje silasila trenjatrenja::

FtFt == FadhFadh ++ FhistFhistUticajUticaj nana trenjetrenje::

povrinskipovrinski film,film,pp niskaniska temperaturatemperatura topljenjatopljenja i/ilii/ili provodljivost,provodljivost, tvrdoe,tvrdoe, brzinebrzine klizanjaklizanja..

2/26/2014

14

PITANJAPITANJA

Kakve vrste trenja klizanja postoje? Z t j k d fl id t j il t j j j ?Zato je kod fluidnog trenja sila trenja najmanja? Kako glasi Coulombov zakon trenja klizanja dok tijelo miruje? Kako glasi Coulombov zakon trenja klizanja kada se tijelo jednoliko kree? Kako se tumai odnos izmeu statikog i kinetikog faktora trenja? to je to ugao trenja?to je to ugao trenja? Kako bi se eksperimentalno odredio faktor trenja? O emu ovisi faktor trenja? Koliki su iznosi faktora trenja za materijale u dodiru koje poznajete? Primjer trenja klizanja

2/26/2014

15

2/26/2014

16

E*, R* R1, R2, E1, E2

2/26/2014

17

2.2 TRENJE PRI KOTRLJANJU2.2 TRENJE PRI KOTRLJANJUSilaSila trenjatrenja pripri kotrljanjukotrljanju proporcionalnaproporcionalna jejeoptereenju,optereenju, obrnutoobrnuto srazmjernasrazmjerna poluprenikupoluprenikutijelatijela kojekoje sese kotrljakotrlja ii nezavisnanezavisna odod brzinebrzinejj jj jjkotrljanjakotrljanja eksperimentalnaeksperimentalna ispitivanjaispitivanja..TrenjeTrenje pripri kotrljanjukotrljanju sese obinoobino razmatrarazmatraodvojenoodvojeno zaza dvadva sluajasluaja ii toto::

99 trenjetrenje kotrljanjakotrljanja uzuz velikevelike vunevune sile,sile,

99 pripri kotrljanjukotrljanju javljajujavljaju sese malemale vunevune silesile (isto(istokotrljanje)kotrljanje)..

2/26/2014

18

eFRFt = 1

FeF = FfF

FR

F

nt

nt

==

Slika 2.6: Kotrljanje tijela po podlozi

f koeficijent otpora kotrljanjae = fR predstavlja ekscentricitet i zove se koeficijent trenja kotrljanja

2/26/2014

19

Otporni moment

Rad koji se troi na elastinu deformaciju

Gubitak rada usljed trenja

Koeficijent otpora kotrljanja

2/26/2014

20

Kontakt kugle i ravne povrineKontakt kugle i ravne povrine

Koeficijent otpora kotrljanja:

Kontakt u obliku elipseKontakt u obliku elipse

Koeficijent otpora kotrljanja:

2/26/2014

21

TrenjeTrenje pripri kotrljanjukotrljanju znatnoznatno manjemanje odod trenjatrenja pripriklizanjuklizanju..

OsnovniOsnovni uzroniciuzronici pojavepojave otporaotpora kotrljanjakotrljanja :: mikroklizanje,mikroklizanje, elastinielastini histerezis,histerezis, plastineplastine deformacijedeformacije materijalamaterijala plastineplastine deformacijedeformacije materijala,materijala, athezijaathezija..

NainaNaina dada sese smanjismanji trenjetrenje ::a)izboroma)izborom materijalamaterijala sasa malimmalim naponimanaponima

smicanjasmicanja povrinskogpovrinskog slojasloja iliili stvaranjestvaranje takvogtakvogslojasloja razliitimrazliitim postupcimapostupcimaslojasloja razliitimrazliitim postupcima,postupcima,

b)obezbjedjenjeb)obezbjedjenje odgovarajueodgovarajue stvarnestvarne povrinepovrinedodiradodira uu ciljucilju spreavanjaspreavanja izrazitoizrazito plastinihplastinihdeformacija,deformacija,

c)izborc)izbor parovaparova materijalamaterijala sasa manjemanje izraenomizraenommedjusobnommedjusobnom privlanouprivlanou toto imaima zazaposljedicuposljedicu manjumanju adhezijuadheziju..

2/26/2014

22

Primjeri:Primjeri:

2/26/2014

23

2.3 TRENJE U TENOM SLOJU2.3 TRENJE U TENOM SLOJU

Slika 2.7: Strujanje izmeu dvije ploe

Na kretanje tenosti moe se primijeniti Newtonov zakon: dydv

AF =

Gdje je: F tangencijalna sila, A povrina tenosti, - dinamikaviskoznost, v brzina tenosti, y debljina sloja tenosti

2/26/2014

24

Primjeri:Primjeri:

Ft Fn

2/26/2014

25

3. HABANJE MATERIJALA3. HABANJE MATERIJALA3.1 DEFINICIJA, KRIVA I VRSTE HABANJA3.1 DEFINICIJA, KRIVA I VRSTE HABANJA

HabanjeHabanje -- nepoeljnonepoeljno ii progresivnoprogresivno odstranjivanjeodstranjivanjematerijalamaterijala sasa povrinapovrina elemenataelemenata ii dijelovadijelovamainamaina kojikoji susu uu medjusobnommedjusobnom dijelovanjudijelovanju iirelativnomrelativnom kretanjukretanju..VeliinaVeliina habanjahabanja kadkad sese posmatraposmatra uu funkcijifunkcijijj pp jjvremenavremena radarada TMSTMS karakteriukarakteriu tritri izdvojeneizdvojeneoblastioblasti kojekoje sese obinoobino oznaavajuoznaavaju kaokao inicijalno,inicijalno,stacionarnostacionarno ii intenzivnointenzivno habanjehabanje..

Slika 3.1: Opta zavisnost habanja od vremena (kriva habanja)

2/26/2014

26

ZavisnoZavisno odod konstrukcijekonstrukcije ii radnihradnih uslovauslova razlikujemorazlikujemovievie situacijasituacija procesaprocesa habanjahabanja::

a)habanjea)habanje materijalamaterijala pripri klizanjuklizanju suhisuhi povrina,povrina, nprnpr..konicekonice spojnicespojnice ii slslkonice,konice, spojnicespojnice ii slsl..,,

b)habanjeb)habanje pripri kotrljanjukotrljanju podmazivanihpodmazivanih povrina,povrina, nprnpr..kotrljajnikotrljajni leaj,leaj, zupastizupasti prenosnici,prenosnici,

c)habanjec)habanje pripri kotrljanjukotrljanju suhisuhi povrina,povrina, nprnpr.. inaina toak,toak,d)habanjed)habanje materijalamaterijala pripri kretanjukretanju vrstihvrstih estica,estica, nprnpr..

cjevovod,cjevovod, uredjajiuredjaji zaza transportmaterijalatransportmaterijala itditd..e)habanjee)habanje materijalamaterijala pripri strujanjustrujanju fluida,fluida, nprnpr.. cjevovod,cjevovod,

strujnestrujne maine,maine, itditd..

OsnovniOsnovni mehanizmimehanizmi habanjahabanja ::

adhezija,adhezija,

abrazija,abrazija,

zamornozamorno habanje,habanje,

tribohemijskitribohemijski procesiprocesi nana povrinipovrini..

2/26/2014

27

Vrste habanja.Vrste habanja. adhezivno habanje,adhezivno habanje, abrazivno habanje,abrazivno habanje,

h b j lj d t ij lh b j lj d t ij l habanje usljed zamora materijala,habanje usljed zamora materijala, kavitaciona erozija,kavitaciona erozija, eroziono habanje,eroziono habanje, freting,freting, habanje kao posljedica oksidacije i usljed habanje kao posljedica oksidacije i usljed

procesa korozije.procesa korozije.

Slika 3.2: Zastupljenost

mehanizma habanjaj

2/26/2014

28

3.1.1 Adhezivno habanje3.1.1 Adhezivno habanjeOsnovnaOsnovna ii najzastupljenijanajzastupljenija vrstuvrstu habanjahabanja materijalamaterijalapripri klizanjuklizanju tijelatijela uu medjusobnommedjusobnom direktnomdirektnom dodirudodiru..TeorijaTeorija adhezivnogadhezivnog habanjahabanja zasnivazasniva sese nanarazmatranjurazmatranju pojavapojava kojekoje sese javljajujavljaju pripri interakcijiinterakcijijj p jp j jj j j jj j j pp jjneravninaneravnina povrinapovrina kojekoje susu uu dodirudodiru ii relativnomrelativnomkretanjukretanju..NaNa mjestimamjestima stvarnogstvarnog dodiradodira dvadva tijela,tijela, vladajuvladaju visokivisokispecifinispecifini pritiscipritisci toto dovodidovodi dodo plastineplastine deformacijedeformacijematerijalamaterijala ii prisnogprisnog dodiradodira sasa jakojako izraenimizraenimadhezionimadhezionim silamasilama..KK lt tlt t dh ijdh ij ii l til ti d f ijd f ij k jk jKaoKao rezultatrezultat adhezijeadhezije ii plastineplastine deformacijedeformacije kojukojupratiprati generisanjegenerisanje toplotetoplote uu materijalu,materijalu, javljajujavljaju sesezavarenizavareni mikrospojevimikrospojevi (frikcione(frikcione veze)veze).. UU tokutokurelativnogrelativnog klizanjaklizanja spojenaspojena mjestamjesta sese raskidaju,raskidaju, aanovinovi spojevispojevi formirajuformiraju..

2/26/2014

29

2/26/2014

30

MjestoMjesto nana komekome dolazidolazi dodo kidanjakidanja (smicanja)(smicanja)mikrospojamikrospoja zavisizavisi odod svojstavasvojstava samogsamog spojaspoja iimaterijalamaterijala uu dodirudodiru..

S jS j jj t d t d dd t ij lt ij l tihtih SpojSpoj manjemanje tvrdoetvrdoe odod materijalamaterijala spregnutihspregnutihdijelova,dijelova,

SpojSpoj jeje tvrdjitvrdji odod obaoba materijalamaterijala uu dodiru,dodiru, aamaterijalimaterijali susu razliiterazliite tvrdoe,tvrdoe,

UU dodirudodiru susu istiisti materijalmaterijal aliali ii tadatada jejemikrospojmikrospoj tvrdjitvrdji odod osnovnihosnovnih materijalamaterijala uukontaktukontaktu ..

JednoJedno odod rjeenjarjeenja zaza izuavanjeizuavanje athezivnogathezivnoghabanjahabanja jeje dada sese usvojiusvoji topografskatopografska slikaslikaidealizovaneidealizovane povrinepovrine.. KodKod ovogovog sluajasluaja pravipravisese nizniz predpostavkipredpostavki::p pp p

usvajausvaja sese dada susu neravnineneravnine sfernogsfernog oblika,oblika, dada sese kontaktkontakt dvadva tijelatijela dogadjadogadja uu nekomnekom brojubroju

slinihslinih neravnina,neravnina, povrinepovrine dodiradodira krugovakrugova susu produktiprodukti habanjahabanja

loptastogloptastog oblikaoblika..

2/26/2014

31

Slika 3.3: Shematski prikaz: a) doira dvije neravnine sfernog oblika, b) razdvajanja neravnina (s=d)

AkoAko dvijedvije povrinepovrine podpodoptereenjemoptereenjem FF imajuimaju nnkontakatakontakata ondaonda ii--titi kontaktkontakt nosinosioptereenjeoptereenje::

2p jp j

UkupnoUkupno optereenjeoptereenje jeje::

4

2 dF ti =

2d((11))

4

2 dnFnF ti ==

2/26/2014

32

AkoAko sese pretpostavipretpostavi dadasvakisvaki odod nn kontakatakontakataproizvodiproizvodi dijeliedijelie habanjahabanja iidada ee dodo razdvajanjarazdvajanjaneravninaneravnina doidoi kadakada

k tk t ii djdjpokretnapokretna povrinapovrina predjepredjeputput ss == dd,, zapreminazapreminapohabanogpohabanog materijalamaterijala VVpopo jedinicijedinici putaputa ssodredjenaodredjena jeje izrazomizrazom::

(2) dnd

d

nd

r

nsV

1223

221

34

2

33

=

==

iz izraza za sliku iz izraza za sliku FF, tj. izraza (1) moemo , tj. izraza (1) moemo napisati da je:napisati da je:

tj (3)tj (3)2dnF = 2dnF =tj. (3)tj. (3)

Uporedjujui izraz (2) i (3) zakljuujemo da je:Uporedjujui izraz (2) i (3) zakljuujemo da je:

4 nt 123 nt =

FV(4)(4)

ts 3=

2/26/2014

33

UU realnimrealnim uslovimauslovima produktiprodukti habanjahabanja nastajunastajusamosamo odod jednogjednog tijelatijela raskinutihraskinutih spojevaspojeva totoznaiznai dada svakisvaki spojspoj nene proizvodiproizvodi produktprodukthabanjahabanja.. AkoAko sasa kkadad obiljeimoobiljeimo diodio ostvarenihostvarenihkontakatakontakata kojikoji proizvodeproizvode djeliedjelie habanjahabanja tadatadakontakatakontakata kojikoji proizvodeproizvode djeliedjelie habanjahabanja tadatadaizrazizraz ((44)) postajepostaje::

adkFsV 3

=Osnovna jednaina Osnovna jednaina athezivnog habanjaathezivnog habanja

t3athezivnog habanjaathezivnog habanja

adt

kFsV 3=

2/26/2014

34

adt

kFsV 3=

N i iN i i dd dh idh i h b jh b j jiji

adt

kFsV 3=

NainiNaini dada sese adhezionoadheziono habanjehabanje smanjismanji susu:: potpunimpotpunim razdvjanjemrazdvjanjem povrinapovrina slojemslojem mazivamaziva

dovoljnedovoljne debljinedebljine (hidrodinamiko(hidrodinamiko plivanje,plivanje, nprnpr.. kodkodkliznihkliznih leita),leita),

razliitimrazliitim postupcimapostupcima ii sredstimasredstima zaza smanjenjesmanjenjeathezionihathezionih procesaprocesa nana mjestimamjestima samogsamog dodiradodira dvadvatijelatijela..

2/26/2014

35

3.1.2 Abrazivno habanje3.1.2 Abrazivno habanje Abrazija je najizraenija vrsta habanja i preko 50% svih Abrazija je najizraenija vrsta habanja i preko 50% svih

oteenja je izazvano abrazijom. oteenja je izazvano abrazijom.

Mehanizam dijelovanja abrazije je mehanike prirode i nastaje Mehanizam dijelovanja abrazije je mehanike prirode i nastaje j j j j p jj j j j p jklizanjem tvrdjeg materijala po mekem, to izaziva brazdanje klizanjem tvrdjeg materijala po mekem, to izaziva brazdanje mekeg materijala. mekeg materijala.

Abrazija nastala klizanjem hrapave tvrde povrine po mekoj Abrazija nastala klizanjem hrapave tvrde povrine po mekoj Abrazija izazvana dijelovanjem sitnih vrstih estica na Abrazija izazvana dijelovanjem sitnih vrstih estica na

povrini po kojoj klize i razlikujemo dva sluaja:povrini po kojoj klize i razlikujemo dva sluaja:zz Prvi sluaj nastaje pri relativnom klizanju dva tijela, tj. Prvi sluaj nastaje pri relativnom klizanju dva tijela, tj.

abrazivne estice i povrine,abrazivne estice i povrine,zz Drugi sluaj predstavlja kontakt tri tijela i nastaje kada se Drugi sluaj predstavlja kontakt tri tijela i nastaje kada se

abraziv nalazi izmedju povrina u relativnom kretanju.abraziv nalazi izmedju povrina u relativnom kretanju.

Slik 3 4 Ab ij d tij l ) i t i tij l b)Slika 3.4: Abrazija dva tijelaa a) i tri tijela b)

2/26/2014

36

ModelModel abrazivnogabrazivnog habanjahabanja::Jedna povrina sastoji odniza koninih neravninasa istim poluuglom , ad i j l tk idruga porina je glatka imanje tvrdoe.

Za vrijeme kretanjaneravnine, koja jenapravila trag u mekojpovrini samo je dio

Slika 3.5: Shematski prikaz modela abrazivnog habanja

povrini, samo je diopovrine konineneravnine u dodiru samaterijalom koji brazda.

Na neravninu djeluje slia Fi aoptereenje koje nosi neravninaizraeno preko tvrdoe materijala Hglasi:

(1)rHF2=

(1) HFi 2=

2

2r- vertikalna projekcija povrine

Ukupno optereenje za n neravnina u dodiru: (2) rHnFnF i 2

2==Z i d t j t ij lZapremina odstranjenog materijalaza jednu neravninu ( sa slike): sdr

sdrVi == 22 ctgrd =

ctgsrVi = 2(3) ctgsrnVnV i == 2Ukupna zapremina odstranjenog Materijala za n neravnina u dodiru:

2/26/2014

37

ctgHF

sV 2=(2)

rHnFnF i 2

2==(3) ctgsrnVnV i == 2

Modifikacijom zadnjeg izraza moemo postii slian izraz kaoj j g pkod athezivnog habanja, dakle:

abkHFsV =

kab koeficijent abrazivnog habanja.

Osnovna jednaina Osnovna jednaina abrazivnog abrazivnog habanjahabanja

Naini da se abrazivno habanje smanji:eliminacijom abrazivnih materijala putem preiavanjamaziva ili vazduha,dobro zaptivanjem ime se spreava protok neistoa saspoljnje strane.

Uticaj tvrdoe abraziva na veliinu habanja materijalaUticaj tvrdoe abraziva na veliinu habanja materijala

abkHFsVm

=

2/26/2014

38

3.1.3 Habanje usljed povrinskog zamora 3.1.3 Habanje usljed povrinskog zamora materijalamaterijala

NastajeNastaje::1.1. kadakada vrijednostvrijednost ii uestanostuestanost optereenjaoptereenjajj p jp j

nadvisenadvise oneone veliineveliine kojekoje materijalmaterijal moemoe dadapodnese,podnese,

2.2. naprezanjemnaprezanjem nastalimnastalim zbogzbog pogrenepogrene montae,montae,3.3. promjenamapromjenama uu materijalimamaterijalima izazvanimizazvanim visokimvisokim

temperaturamatemperaturama iliili korozijomkorozijom ii slinoslino..pp jj

MoeMoe bitibiti iniciraniniciran ii koncentracijomkoncentracijom naponanapona ododstranihstranih esticaestica utisnutihutisnutih uu materijalmaterijal..

2/26/2014

39

99 ProcesProces habanjahabanja ii optereenjaoptereenja povrinskimpovrinskimzamoromzamorom jeje povezanpovezan sasa ponovljenimponovljenim iliilipromjenjenimpromjenjenim naprezanjimanaprezanjima uu materijalumaterijalu kojikoji jejeizloenizloen i/ilii/ili kotrljanjukotrljanju uu direktnomdirektnom iliili indirektnomindirektnomd did didodirudodiru..

99 OteenjaOteenja zbogzbog zamorazamora materijalamaterijala javljajujavljaju sese iikodkod dobrodobro podmazivanihpodmazivanih elemenataelemenata priprikotrljanjukotrljanju,, nprnpr.. kodkod kotrljajnihkotrljajnih leaja,leaja, zupanikazupanika iilili ( l ti( l ti i l ii l i j jij jislinoslino (elementi(elementi izloeniizloeni promjenjivompromjenjivom

optereenju)optereenju)..

2/26/2014

40

HabanjeHabanje materijalamaterijala usljedusljed povrinskogpovrinskog zamorazamora javljajavlja sese iikodkod elemenataelemenata uu relativnomrelativnom klizanjuklizanju akoako susu izloeniizloenidinamikomdinamikom optereenjuoptereenju.. TipianTipian primjerprimjer jeje zamorzamormaterijalamaterijala kliznihkliznih leita,leita, koljenastogkoljenastog vratilavratila..

PojavaPojava habanjahabanja ii oteenjaoteenja materijalamaterijala kodkod razliitihrazliitihelemenataelemenata mainamaina kaokao posljedicaposljedica zamaranjazamaranja materijalamaterijalajeje veomaveoma sloenasloena ii jojo nedovoljnonedovoljno istraenaistraena..

UU tomtom smislusmislu dada bibi smanjilismanjili efekteefekte habanjahabanja usljedusljed zamorazamoramaterijalamaterijala moemomoemo izvestiizvesti nekeneke metalurkemetalurke zahvatezahvate(termike(termike obradeobrade ii slsl..),), zatimzatim konstruktivnekonstruktivne zahvatezahvate ii nanakrajukraju uzimatiuzimati kvalitetnijakvalitetnija mazivamaziva..

3.1.4 Mehanizam tribohemijskog habanja3.1.4 Mehanizam tribohemijskog habanja

Mehanizam tribohemijskog habanja moe Mehanizam tribohemijskog habanja moe i ti liit t h b j k ti ti liit t h b j k tizazvati razliite vrste habanja kao to su:izazvati razliite vrste habanja kao to su:

eroziono habanje,eroziono habanje, kavitaciona erozija,kavitaciona erozija, habanje usljed procesa oksidacije ihabanje usljed procesa oksidacije i korozije itd.korozije itd.

2/26/2014

41

ErozionoEroziono habanjehabanje kaokao nazivnaziv obinoobino sese koristikoristi ii zazasluajsluaj oteenjaoteenja uzrokovanihuzrokovanih fluidomfluidom sasa iliili bezbezvrstihvrstih esticaestica,, kojikoji udaraudara oo povrinupovrinu vrstihvrstih tijelatijela..

HabanjeHabanje materijalamaterijala dejstvomdejstvom vrstihvrstih materijalamaterijalaHabanjeHabanje materijalamaterijala dejstvomdejstvom vrstihvrstih materijalamaterijalanoenihnoenih fluidomfluidom jeje prisutnijeprisutnije ii ovaova oteenjaoteenja susuposljedicaposljedica ii direktnogdirektnog brazdanjabrazdanja iliili udaraudara vrstihvrstihesticaestica oo povrinupovrinu..IntenzitetIntenzitet erozionogerozionog habanjahabanja zavisizavisi odod vievie faktora,faktora,nprnpr.:.:

ll dd k jik ji ti ti t ij lt ij l fl idfl id dd uglaugla podpod kojimkojim vrstivrsti materijalmaterijal noennoen fluidomfluidom udaraudara oopovrinu,povrinu,

kinetikekinetike energije,energije, svojstavasvojstava samogsamog materijalamaterijala (za(za ilaveilave materijalematerijale najveenajvee

habanjehabanje jeje akoako jeje ugaougao udaraudara okooko 2020 ,, aa zaza vrstevrstematerijalematerijale najveenajvee habanjehabanje jeje akoako jeje ugaougao 9090 ..

2/26/2014

42

KavitacionaKavitaciona erozijaerozija -- posljedicaposljedica kavitacijekavitacije (klizna(kliznaleita,leita, hidraulinihidraulini sistemi,sistemi, pumpe,pumpe, turbine,turbine, papa ii kodkodzupanikazupanika javljajavlja sese kavitacionakavitaciona erozija)erozija)..GubitakGubitak materijalamaterijala sasa povrinepovrine tijelatijela kojakoja susu uurelativnomrelativnom kretanjukretanju ss tenoutenou uu oblastioblasti implozijeimplozije(nestajanje)(nestajanje) parnihparnih mjeh riamjeh ria sadranihsadranih fl idfl id(nestajanje)(nestajanje) parnihparnih mjehuriamjehuria sadranihsadranih uu fluidufluidu..UU oblastioblasti implozijeimplozije mjehuramjehura nastajunastaju lokalnilokalni visokivisokipritiscipritisci ii temperaturetemperature ii kolapsomkolapsom kavitacionihkavitacionihmjehuriamjehuria nastajenastaje habanjehabanje materijalamaterijala..

NainNain zaza smanjenjesmanjenje kavitacionogkavitacionog habanjahabanja sastojisastoji seseNainNain zaza smanjenjesmanjenje kavitacionogkavitacionog habanjahabanja sastojisastoji seseuu poveanjupoveanju pritiskapritiska tenostitenosti uu sistemu,sistemu, zatimzatimkonstruktivnimkonstruktivnim rijeenjima,rijeenjima, kojakoja smanjujesmanjujemogunostmogunost pojavepojave kavitacije,kavitacije, izboromizborom materijalamaterijalakojikoji susu otporniotporni nana kavitacionukavitacionu erozijueroziju ii konanokonanoizboromizborom mazivamaziva pogodnihpogodnih zaza ovuovu vrstuvrstu habanjahabanja..

HabanjeHabanje usljedusljed procesaprocesa oksidacijeoksidacije -- hemijskihemijskiprocesproces nana povrinipovrini metalametala kaokao rezultatrezultat hemijskihemijskireakcijareakcija metalametala iliili njegovihnjegovih komponenatakomponenata sasakiseonikomkiseonikom aa odvijaodvija sese::

-- popo linarnomlinarnom zakonuzakonu kadakada jeje VVoksoks

2/26/2014

43

OksidacionoOksidaciono habanjehabanje sese javljajavlja ii kadakada slojsloj oksidaoksidadobijedobije nekuneku kritinukritinu debljinudebljinu.. UU tomtom sluajusluajurazlikujemorazlikujemo dvadva razliitarazliita procesaprocesa::

oksidnioksidni slojsloj sese potpunopotpuno odstranjujeodstranjuje kadkad dostignedostignek itik iti d bljid blji hhkk t ij lt ij l iikritinukritinu debljinudebljinu hhkr,kr, aa materijalmaterijal povrinepovrine sese ponovoponovoizlaeizlae oksidaciji,oksidaciji,

oksidnioksidni slojsloj dostiedostie nekuneku kritinukritinu debljinudebljinu ii tadtad sese ononkontinualnokontinualno habahaba sasa nekimnekim odod mehanizamamehanizama habanjahabanja..

a a

hkr.

Deb

ljina

oks

ida

Vrijeme

tk 2tk 3tk

a) Vrijeme

Deb

ljina

oks

ida

hkr.

b)

Slika 3.6: Oksidaciono habanje

HabanjeHabanje usljedusljed procesaprocesa korozijekorozije jeje problemproblemhemijskoghemijskog razaranjarazaranja materijalamaterijala ii nene javljajavlja sese samosamokodkod spoljnihspoljnih povrina,povrina, nprnpr.. mainamaina negonego ii kodkodunutranjihunutranjih povrinapovrina.. OvaOva pojavapojava posebnoposebno dolazidolazi dodoizraajaizraaja kadakada pojedinipojedini dijelovidijelovi nisunisu duedue vrijemevrijeme uuupotrebiupotrebi aa nisunisu prethodnoprethodno poduzetepoduzete odgovarajueodgovarajuemjeremjere zatitezatite..

HabanjeHabanje usljedusljed korozijekorozije moemoe sese javljatijavljati ii unutarunutarkristalakristala toto jeje posebnoposebno nepovoljnonepovoljno jerjer sese nemoenemoeotkritiotkriti nana vrijemevrijeme.. OvaOva vrstavrsta habanjahabanja posebnoposebno jejeizraenaizraena uu hemijskojhemijskoj industrijiindustriji gdjegdje imamoimamo uticajuticajagresivnihagresivnih materijamaterija aliali ii kodkod drugihdrugih mainamaina pripri ijemijemraduradu mogumogu nastatinastati agresivneagresivne tenosti,tenosti, nprnpr..sagorijevanjesagorijevanje gorivagoriva uu motorimamotorima ii slsl..

2/26/2014

44

3.1.5 Freting3.1.5 FretingFretingFreting jeje vrstavrsta habanjahabanja materijalamaterijala sasa povrinapovrinaelemenataelemenata mainamaina kojikoji susu uu direktnomdirektnom prisnomprisnomdodiru,dodiru, aa izloeniizloeni malimmalim pomjeranjimapomjeranjima iliilivibracijamavibracijama (presovani(presovani sklopovi,sklopovi, zavrtanjskezavrtanjskevibracijamavibracijama (presovani(presovani sklopovi,sklopovi, zavrtanjskezavrtanjskeveze)veze)..

SmatraSmatra sese dada jeje fretingfreting uu osnoviosnovi specifinispecifini oblikoblikathezivnogathezivnog habanjahabanja pripri emuemu normalnonormalnooptereenjeoptereenje ii direktandirektan dodirdodir povrinapovrina izazivajuizazivaju jakujakuathezijuatheziju spregnutihspregnutih neravnina,neravnina, aa vibracijevibracije tokomtokomjj p gp g ,, jjradarada njihovonjihovo raskidanjeraskidanje..KodKod metalametala jeje ovaova vrstavrsta habanjahabanja estoesto praenapraena iikorozijomkorozijom (( fretingfreting korozija)korozija)..FretingFreting sese moemoe smanjitismanjiti eliminacijomeliminacijom vibracija,vibracija,poveanjempoveanjem tvrdoetvrdoe materijalamaterijala aliali ii primjenomprimjenomvrstihvrstih mazivamaziva..

3.2 METODE PRORAUNA 3.2 METODE PRORAUNA VELIINE HABANJAVELIINE HABANJA

CiljCilj ovihovih metodametoda jeje::dada omogueomogue konstrukcijekonstrukcije dijelovadijelova mehanikihmehanikihdada omogueomogue konstrukcijekonstrukcije dijelovadijelova mehanikihmehanikihsistemasistema kojikoji ee raditiraditi uu datimdatim uslovimauslovima sasapoznatimpoznatim ii prihvatljivimprihvatljivim vrijednostimavrijednostima veliineveliinehabanja,habanja, imeime sese obezbjedjujeobezbjedjuje visokavisoka efikasnostefikasnost iimaksimalnomaksimalno iskoritenjeiskoritenje materijalamaterijala zaza proraunatiproraunativijekvijek..M t tikiM t tiki d lid li h b jh b jMatematikiMatematiki modelimodeli zaza proraunproraun habanjahabanjamaterijalamaterijala kojikoji susu zasnovanizasnovani ii razradjenirazradjeni nanateorijskimteorijskim osnovamaosnovama fizikihfizikih predstavapredstava procesaprocesahabanja,habanja, sadresadre konstantekonstante kojekoje susu najeenajeevezanevezane zaza karakteristikekarakteristike materijalamaterijala ii uslovauslova radarada..

2/26/2014

45

3.2.1 Primjena Arardove jednaine3.2.1 Primjena Arardove jednaine

dkFsV =

V V -- zapremina pohabanog materijala, mzapremina pohabanog materijala, m33F F -- optereenje, Noptereenje, N

ij i t k t iij i t k t i

adt

kV 3

s s -- prijeeni put pokretne povrine, mprijeeni put pokretne povrine, mt t -- napon na granici teenja, Panapon na granici teenja, PaKad Kad koeficijent athezivnog habanja.koeficijent athezivnog habanja.

2/26/2014

46

3.2.2 Proraun habanja na osnovu teorije 3.2.2 Proraun habanja na osnovu teorije zamora (Krageljski i Kombalov)zamora (Krageljski i Kombalov)

sAihVI Bezdimenzionalna veliina intenziteta habanja moe se izraziti kao:

VV zapremina materijalna uklonjenazapremina materijalna uklonjenas s put klizanjaput klizanjahh debljina pohabanog slojadebljina pohabanog slojaAg Ag geometrijska povrina dodirageometrijska povrina dodiraAsAs stvrna povrina dodirastvrna povrina dodira

g

sh

gh A

isAs

I ===

vAs As stvrna povrina dodirastvrna povrina dodiraiihh specifini intenzitet habanjaspecifini intenzitet habanja

zapremina materijala pohabanog sa povrine As pri zapremina materijala pohabanog sa povrine As pri kretanju na putu s=d (d kretanju na putu s=d (d srednji prenik jedinine srednji prenik jedinine povrine) povrine)

sh Ad

vi =

nVv =

3.2.3 PV proizvod3.2.3 PV proizvod

IntenzitetIntenzitet habanjahabanja sese iskazujeiskazuje jednainomjednainom::IIhh == KK pp vv

pp specifinispecifini pritisakpritisakvv brzinabrzina klizanjaklizanja

2/26/2014

47

3.3 NAINI IZRAAVANJA VELIINE HABANJA3.3 NAINI IZRAAVANJA VELIINE HABANJA

Intenzitet habanjaIntenzitet habanja ( I( Ihh ))hh veliina habanja, veliina habanja, TT t j j k t kt d ji I i IIt j j k t kt d ji I i II dT

dhI h =T T trajanje kontakta u podrujima I i II .trajanje kontakta u podrujima I i II . dT

10

11

TTT

ZTCh ===kTT

TTZ CTCh ==+= 1322

11

1== z'hI TCdTdhI

12

2 == z'hII TCdTdhI

Otpornost na habanje (Rh)Otpornost na habanje (Rh)hh veliina habanja, veliina habanja, T T trajanje kontakta u podrujima I i II .trajanje kontakta u podrujima I i II . dh

dTRh =

1hh0h

1u1 hKT

===

k

1

hhhh3

2u2 KhKT

==+=

1u'1hI

1hKdhdTR ==

1u'2hII

2hKdhdTR ==

2/26/2014

48

ZaZa kvantitativnokvantitativno izraavanjeizraavanje veliineveliine habanjahabanja(gubitka(gubitka materijala)materijala) koristikoristi sese::promjenapromjena geometrije,geometrije,promjenapromjena masemase iipromjenapromjena masemase iipromjenapromjena zapreminezapremine ispitivanihispitivanih uzorakauzoraka..

LinearniLinearni intenzitetintenzitet habanjahabanja (Ihl)(Ihl)shI hl

=gdjegdje jeje:: hh debljinadebljina pohabanogpohabanog slojaslojamaterijala,materijala, ss prijedjeniprijedjeni putput

s

Gravimetrijski intenzitet habanja (Ihg)Gravimetrijski intenzitet habanja (Ihg)

mm gubitak mase materijala usljed habanja, gubitak mase materijala usljed habanja, smI hg

=g j j j ,g j j j ,

ss prijedjeni putprijedjeni putZapreminski intenzitet habanja (Ihv)Zapreminski intenzitet habanja (Ihv)

VV zapremina pohabanog materijalazapremina pohabanog materijalasVI hv

=VV zapremina pohabanog materijalazapremina pohabanog materijalaEnergetski intenzitet habanjaEnergetski intenzitet habanja

Ft Ft sila trenjasila trenja sFVI

thh

=

2/26/2014

49

4. TRIBOMETRJA4. TRIBOMETRJA

OblastOblast eksperimentalniheksperimentalnih istraivanjaistraivanja uu tribologijitribologijizovezove sese tribometrijatribometrija ii onaona obuhvataobuhvata svasva mjerenjamjerenjazovezove sese tribometrijatribometrija ii onaona obuhvataobuhvata svasva mjerenjamjerenjapoevpoev odod mjerenjamjerenja tribolokihtribolokih karakteristikakarakteristikasredstavasredstava zaza hladjenjehladjenje ii podmazivanjepodmazivanje ii materijalamaterijalaelemenataelemenata TMSTMS papa dodo ispitivanjaispitivanja pouzdanostipouzdanostipojedinihpojedinih sklopovasklopova ii mainamaina uu cjelinicjelini..UU okviruokviru tribometrijetribometrije svrstavasvrstava sese ii razvojrazvojUU okviruokviru tribometrijetribometrije svrstavasvrstava sese ii razvojrazvojeksperimentalneeksperimentalne tehniketehnike,, tjtj.. istraivakihistraivakih uredjajauredjajazaza mjerenjemjerenje pojedinihpojedinih tribolokihtribolokih karakteristikakarakteristika..

Radne karakteristike Tribo sistem

Tribolokekarakteristike

Sila trenja

Koeficijent trenja

Vrsta kretanja

Opterecenje1

Buka, vibracija

Porast temperat.

Intenzit. habanja

Debljina slojamaziva

Brzina

Temperatura

Vrijeme2

3

4

Karakteristikapovrina

Hrapavost

SastavPovrinsk. sloja

1 - Prvi element sistema2 - Drugi element sistema3 - Mazivo4 - Sredina

Slika 4.1:Karakteristika i parametri relevantni pri tribolokim istraivanjima

2/26/2014

50

TribolokaTriboloka istraivanjaistraivanja:: LaboratorijskaLaboratorijska ispitivanjaispitivanja (obavljaju(obavljaju sese nana specijalnospecijalno

konstruisanimkonstruisanim uredjajimauredjajima kojikoji sese zovuzovu tribometri)tribometri)..

IspitivanjaIspitivanja kojakoja sese sprovodesprovode nana specijalnimspecijalnim probnimprobnimstolovimastolovima uu laboratorijskimlaboratorijskim uslovimanusloviman uzuz koritenjekoritenjerealnerealne konstrukcijekonstrukcije pojedinihpojedinih mehanizamamehanizama papa ii cijelihcijelihmainamaina..

EksploatacionaEksploataciona istraivanjaistraivanja nana realnimrealnim mainamamainama..OnaOna imaima zaza ciljcilj utvrdjivanjeutvrdjivanje vijekavijeka trajanjatrajanja iipouzdanostpouzdanost njenihnjenih mehanizamamehanizama..

Slika 4.2 Primjeri tribometara: a) kontakt eone povrine cilindra malogprenika po eonoj povrini diska, b) kontakt eone povrine cilindra malogprenika po omotau cilindra koji se obre, c) kontakt preko ukrtenihcilindara, d) kontakt izmeu dva diska

2/26/2014

51

1 ispitni disk - 4320

2 epruveta - CuSn12Fmazivo =50 C

nd=5 min-11 ispitni disk - .4320

mjerno vratilo3 EMtermopar

Slika 4.3: Shema modelnog ispitnog ureaja prema Timkenu

2/26/2014

52

Slika 4.4: Ispitno postolje za ispitivanje punih prenosnika

2/26/2014

53

Slika 4.5: Ispitno postolje za ispitivanje koeficijenta trenja frikcionih povrina

4.1 METODE MJERENJA VELIINE HABANJA4.1 METODE MJERENJA VELIINE HABANJA

MetodeMetode kodkod kojihkojih jeje neophodnoneophodno demontiratidemontirati ispitivaniispitivanimainskimainski elementelement dada bibi sese nana njemunjemu izvrilaizvrila mjerenjamjerenjamainskimainski elementelement dada bibi sese nana njemunjemu izvrilaizvrila mjerenjamjerenja..

MetodeMetode kodkod kojihkojih jeje mjerenjemjerenje moguemogue uu procesuprocesuispitivanjaispitivanja bezbez demontaedemontae..

PodjeluPodjelu metodametoda mjerenjamjerenja habanjahabanja moguemogue jeje izvritiizvriti iinana diferencijalnediferencijalne ii integralneintegralne metodemetode mjerenjamjerenja..

PodjelaPodjela sese moemoe vritivriti ii nana direktnedirektne ii indirektneindirektne..

2/26/2014

54

NekeNeke odod navedenihnavedenih metodametoda bibi bilebile::a)Mjerenjea)Mjerenje habanjahabanja mjernimmjernim sredstvimasredstvima (mjeri(mjeri sese

apsolutnaapsolutna veliinaveliina habanja)habanja)..b)Mjerenjeb)Mjerenje habanjahabanja ablonablon indikatoromindikatorom..b)Mjerenjeb)Mjerenje habanjahabanja ablonablon indikatoromindikatorom..

4 3

2

1

X

Slika 4.5: Shema mjerenja habanja zupanika ablon-indikatorom

c) Mjerenje habanja metodom mjerenja mase.c) Mjerenje habanja metodom mjerenja mase.d) Mjerenje habanja metodom koritenog ulja.d) Mjerenje habanja metodom koritenog ulja.e) Mjerenje habanja profilometrom.e) Mjerenje habanja profilometrom.

f) Mjerenje habanja primjenom otisaka aktivne f) Mjerenje habanja primjenom otisaka aktivne povrine.povrine.

Slika 4.6: Veliina linijskog habanja (h) na osnovu specijalnog naneenog zareza na aktivnoj povrini

2/26/2014

55

g) Mjerenje habanja metodom radioaktivnih g) Mjerenje habanja metodom radioaktivnih izotopa.izotopa.

h) Ferografija.h) Ferografija.

Pumpa

Uzorak Magnetulja

Kolektor

Tribo - mehanicki sistem

Slika 4.7: Ferograf

5. PROCES PODMAZIVANJA5. PROCES PODMAZIVANJA

potpunopotpuno podmazivanjepodmazivanje (hidrostatiko(hidrostatiko

5.1 Vidovi podmazivanja i relativna debljina sloja maziva5.1 Vidovi podmazivanja i relativna debljina sloja maziva

potpunopotpuno podmazivanjepodmazivanje (hidrostatiko,(hidrostatiko,hidrodinamiko,hidrodinamiko, elastohidrodinamiko)elastohidrodinamiko)..

nepotpunonepotpuno podmazivanjepodmazivanje

2/26/2014

56

Smanjenje trenja ihabanja materijala moese ostvariti na vie nainai to:

Slika 5.1: Stribekova kriva i reimi podmazivanja

i to:-izborom konstrukcije-izborom materijala-primjenom odgovarajuihvrsta maziva.

Hidrostatiko podmazivanje

2/26/2014

57

Hidrodinamiko podmazivanje

2/26/2014

58

2/26/2014

59

MazivaMaziva::** tenatena (mineralna(mineralna ii sintetikasintetika ulja),ulja),** polutenapolutena (razliite(razliite vrstevrste masti),masti),** vrstavrsta (molibdendisulfid(molibdendisulfid MoSMoS22 grafitgrafit plastiniplastinivrstavrsta (molibdendisulfid(molibdendisulfid MoSMoS22,, grafit,grafit, plastiniplastini

materijalimaterijali najeenajee PTFEPTFE -- politerapolitera florflor etilenetilen(teflon)(teflon)..KodKod mazivamaziva uvodiuvodi sese pojampojam reologijareologija maziva,maziva,aa reologijareologija kaokao disciplinadisciplina izuavaizuava deformacijudeformacijui/ilii/ili strujanjestrujanje materijalamaterijala..

JedanJedan odod izrazaizraza zaza odreivanjeodreivanje viskoznostiviskoznosti jeje::

poe

= o viskoznost na atmosferskom pritisku, koeficijent promjene viskoznosti,p pritisak.

2/26/2014

60

Elasto-hidrodinamiko podmazivanje

2/26/2014

61

2/26/2014

62

Bezdimenzionalne veliine (parametri)

OptereenjeOptereenje

Brzina

Materijal

Izraz za debljinu mazivog sloja (Grubin)

2/26/2014

63

PRORAUN DEBLJINA ULJNOG FILMA KOD PRORAUN DEBLJINA ULJNOG FILMA KOD EHD PODMAZIVANJAEHD PODMAZIVANJA

Za kontaktna optereenja sa malim geometrijskimkonformitetom kao to su zupanici, kotrljajni leajevib i kih iti k k i ti l tzbog visokih pritisaka koristi se elasto-

hidrodinamiko podmazivanje. U sluaju EHDpodmazivanja elastine deformacije kontaktnihelemenata te porast fluidnog viskoziteta sa pritiskomveoma su znaajni i nemogu biti ignorisani.

Poto deformacije rezultiraju promjenom geometrijeuljnog filma koji dalje determinie raspodjelu pritiskauljnog filma koji dalje determinie raspodjelu pritiska,EHD matematiki model mora istovremenio zadovoljitisloene integralne jednaine elastinosti kao iReynoldsove diferencijalne jednaine podmazivanja.Ovaj rad daje opis osnovnih jednaina kod EHDpodmazivanja i njihovo rjeavanje primjenomNjutnovog metoda direktnih utjecaja.

OSNOVNE JEDNAINEOSNOVNE JEDNAINE

ReynoldsovaReynoldsova jednainajednaina izraavaizraava zavisnostzavisnost pritiskapritiska ododgeometrijegeometrije zazorazazora zaza podmazivanje,podmazivanje, debljinedebljine uljnoguljnog slojasloja iibrzinebrzine pokretnihpokretnih povrinapovrina

( ) 0= hxxpx FunkcijaFunkcija zavisi od viskoziteta , gustoe , zavisi od viskoziteta , gustoe , debljine uljnog filma i konstante date izrazom:debljine uljnog filma i konstante date izrazom:

)pa()vv(R 03

2nn12

06 +=

h=

2/26/2014

64

JednainaJednaina zaza debljinudebljinu uljnoguljnog filmafilma raunarauna elastinaelastinapomjeranjapomjeranja nana povrinamapovrinama izazvanaizazvana pritiskompritiskom uu uljnomuljnomfilmufilmu ii uu bezdimenzionalnombezdimenzionalnom oblikuobliku datadata jeje sasa [[22]]::

JednainaJednaina ravnoteeravnotee osiguravaosigurava dada integralintegral raspodjeleraspodjele

( )

+= WRlnsdsxln)s(pxhh *cavx

minx

841

21

222

2

00

pritiskapritiska uu uljnomuljnom filmufilmu uravnoteujeuravnoteuje spoljanjespoljanjeoptereenjeoptereenje::

=cavx

minx

sd)s(p2

Diskretizacija osnovnih jednainaDiskretizacija osnovnih jednaina

Reynoldsova jednaina (1) diskretizirana je za sve take Reynoldsova jednaina (1) diskretizirana je za sve take i unutar mreei unutar mreei unutar mree i unutar mree

Diskretizacija jednaine koja opisuje debljinu uljnog filma Diskretizacija jednaine koja opisuje debljinu uljnog filma u taki i data je sa:u taki i data je sa:

( ) ( ) ( ) 01i1iiii1i21ii1i

21i

=+= ++ hhxdpppp)p(L

2i ++ xhh ii00i 2 ++= hh

nni,

1N

2n

2i

00i 2pDxhh

=++=

2/26/2014

65

Jednaina ravnotee slui za odreivanje vrijednost Jednaina ravnotee slui za odreivanje vrijednost integracione konstante 00 i njen diskretizirani oblik je:integracione konstante 00 i njen diskretizirani oblik je:

N

021i

i ==

pxd

RJEAVANJE EHD PROBLEMA

Jednaina deformacije (1) Jednaina Reynoldsa (2)

hp

Jednaina ravnotee (3) h00

SISTEM NELINEARNIH INTEGRALNO - DIFERENCIJALNIH JEDNAINASISTEM NELINEARNIH INTEGRALNO - DIFERENCIJALNIH JEDNAINA

METODA KONANIH RAZLIKAMETODA KONANIH RAZLIKA

NEWTONOV PRISTUP DIREKTNIH UTICAJANEWTONOV PRISTUP DIREKTNIH UTICAJA

METODA GAUSS SEIDELMETODA GAUSS SEIDEL

2/26/2014

66

ALGORITAM ZA PRORAUN DEBLJINE ULJNOG FILMA I PRITISKA

ITERACIONA PETLJA

Ulazne veliine : p0, vsum, , R*, E*

h(x)

Reynoldsova jednaina

h(x)

p(x)Konstanta h00

Ukupni pritisak: puk(x)= p(x

DA NE

Deformaciona jednaina(debljina uljnog filma )

00

PROVJERA ITERACIONOG PROCESA

4

6

(G=2500, U=10-11, BRONZA)TEHD MODEL PODMAZIVANJA

0

2

4

-1.5 -0.5 0.5 1.5

68

101214

H x

105

p x

103

W=310-4

0246

-1.5 -0.5 0.5 1.5x

2/26/2014

67

23456

p x

103

012

-2 -1 0 1

468

1012

H x

105

W=310-5

024

-2 -1 0 1 X

2/26/2014

68

Mjeovito podmazivanje

Raspodjela pritiska pri mjeovitom podmazivanju

2/26/2014

69

MODEL KONTAKTA EKVIVALENTNOG PARA VALJAKA

y

realni zazor za podmazivanje

x

yFN

x

x

yFKT FF

x

y

x

)H( H l F

FFN

FKTFFtKTtF

uk 1 +=+= Koeficijent trenja

model zazora za podmazivanje

FtKT FtFm

EKVIVALENTNI PAR

FN

RJEAVANJE EHD PROBLEMA

Jednaina deformacije (1) Jednaina Reynoldsa (2)

hp

Jednaina kontakta vrstih tijela (3) Jednaina ravnotee (4)

pKh00

SISTEM NELINEARNIH INTEGRALNO - DIFERENCIJALNIH JEDNAINASISTEM NELINEARNIH INTEGRALNO - DIFERENCIJALNIH JEDNAINA

METODA KONANIH RAZLIKAMETODA KONANIH RAZLIKA

NEWTONOV PRISTUP DIREKTNIH UTICAJANEWTONOV PRISTUP DIREKTNIH UTICAJA

METODA GAUSS SEIDELMETODA GAUSS SEIDEL

2/26/2014

70

ALGORITAM ZA PRORAUN DEBLJINE ULJNOG FILMA I PRITISKA

ITERACIONA PETLJA

Ulazne veliine : p0, vsum, , R*, E*

Kontaktna jednaina

pk(x)

h(x)

Reynoldsova jednaina

h(x)

p(x)Konstanta h00

Ukupni pritisak: puk(x)= p(x)+ pk(x)

DA NE

Deformaciona jednaina(debljina uljnog filma )

00

PROVJERA ITERACIONOG PROCESA

REZULTATI PRORAUNA PROIRENOG EHD MODELA

200

300

400

500

p (MPa)

300

400

500

ppuk

0

100

200

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2

2

30

100

200

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4

ppK

2

3

0

1

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2

h ( m)

X (mm)

Rp1+Rp2

2/26/2014

71

FOKUS DANANJIH ISTRAIVANJA

ISTRAIVANJA PODMAZIVANOG KONTAKTA

2. MATEMATIKO MODELIRANJE

1. EKSPERIMENALNA

ISTRAIVANJA3. KOMBINACIJA 1 i 2

SMANJENJE BROJA EKSPERIMENATA

RAZGRANIENJE POJEDINANIH UTICAJA

SKRAIVANJE VREMENA PROJEKTOVANJA

MATEMATSKI MODELI PODMAZIVANJA

HD MODEL OGRANIENA PRIMJENA

EHD MODEL IROKO ZASTUPLJEN I AKTUELAN ZA:

PRORAUN DEBLJINE ULJNOG FILMA RASPODJELU PRITISKA

TEHD MODEL OMOGUAVA PRORAUN:TEMPERATURA U ULJNOM FILMUKOEFICIJENTA TRENJA

PROIRUJE EHD MODELJEDNAINOM ENERGIJE

2/26/2014

72

Granino podmazivanjeGranino podmazivanje

6. IDENTIFIKACIJA OSNOVNIH TMS U 6. IDENTIFIKACIJA OSNOVNIH TMS U PRENOSNICIMAPRENOSNICIMA

PrenosniciPrenosnici sadresadre velikiveliki brojbroj TMSTMS kao,kao,nprnpr.. zupastizupasti parovi,parovi, frikcionifrikcioni parovi,parovi,lananilanani ii remeniremeni prenosi,prenosi, kliznaklizna leita,leita,presovanipresovani spojevi,spojevi, hidropumpe,hidropumpe,hidromotori,hidromotori, hidrocilindri,hidrocilindri, cijevnicijevni vodovi,vodovi,

d id i ii d id i tilitili itditdrazvodnirazvodni ii drugidrugi ventiliventili itditd..

2/26/2014

73

ZupastiZupasti paroviparovi::a)a)AbrazivnoAbrazivno;;b)b)SkreingSkreing teatea formaforma abrazivnogabrazivnog habanjahabanja;;c)c)SkoringSkoring -- brzobrzo odvodjenjeodvodjenje metalametala izazvanoizazvanoc)c)SkoringSkoring -- brzobrzo odvodjenjeodvodjenje metalametala izazvanoizazvano

kidanjemkidanjem malihmalih zavarenihzavarenih dijelovadijelova (duboke(dubokebrazdebrazde uu pravcupravcu klizanja)klizanja);;

d)d)KorozionoKoroziono habanjehabanjee)e)InicijalniInicijalni pitingpiting)) jj p gp gf)f) RazorniRazorni pitingpiting (javlja(javlja sese uu 9090%% sluajeva)sluajeva)..g)g)SpelingSpeling karakteriekarakterie ljuspanjeljuspanje vrhavrha ii bokovabokova

ivicaivica zupanikazupanika itditd..

KotrljajniKotrljajni leajevileajevi::

a)a) pitingpiting kaokao posljedicaposljedica zamornogzamornog habanjahabanja;;b)b) elektrinielektrini pitingpiting posljedicaposljedica vrtlonihvrtlonih strujastrujab)b) elektrinielektrini pitingpiting posljedicaposljedica vrtlonihvrtlonih strujastruja

aa kojekoje sese javljajujavljaju kaokao posljedicaposljedica razliitihrazliitihmaterijalamaterijala iziz kojihkojih jeje uradjenuradjen;;

c)c) korozionokoroziono habanjehabanje;;d)d) abrazivnoabrazivno habanjehabanje;;d)d) abrazivnoabrazivno habanjehabanje;;e)e) adhezionoadheziono habanjehabanje;;f)f) fretingfreting korozijakorozija..

2/26/2014

74

Klizna leitaKlizna leita::a) a) zamorno habanjezamorno habanje, odnosno piting,, odnosno piting,b) b) korozijakorozija,,c)c) abrazijaabrazijac) c) abrazijaabrazija,,d)d) wipingwiping -- vrstavrsta habanjahabanja kodkod kojekoje sese

materijalmaterijal nana jednojjednoj oblastioblasti kontaktnekontaktnepovrinepovrine razlijeva,razlijeva, odstranjujeodstranjuje ii prenosiprenosi uudrugudrugu oblastoblast.. OteenaOteena povrinapovrina jeje svijetlesvijetlebojeboje aa najeenajee sese javljajavlja kodkod mekihmekihbojeboje aa najeenajee sese javljajavlja kodkod mekihmekihmaterijala,materijala, naroitonaroito kodkod zalivakazalivaka odod bijelogbijelogmetalametala..

KodKod nepokretnihnepokretnih spojevaspojeva vijanihvijanih vezavezausljedusljed oscilacijaoscilacija moguamogua jeje fretingfreting korozijakorozija..

K dK d ti ihti ih l tl t jj jjKodKod zaptivnihzaptivnih elemenataelemenata moguamogua jeje pojavapojavaabrazije,abrazije, korozionogkorozionog ii zamornogzamornog habanjahabanja..

KodKod hidromotorahidromotora,, odnosnoodnosno hidropumpihidropumpiestoesto sese javljajavlja kavitacionakavitaciona erozijaerozija aa pripriestoesto sese javljajavlja kavitacionakavitaciona erozija,erozija, aa pripriputanjuputanju istihistih uu pogonpogon javljajavlja sese ii abrazijaabrazijausljedusljed neistoaneistoa kojekoje sese nalazenalaze uu fluidufluidu..

2/26/2014

75

7. MATERIJALI TMS7. MATERIJALI TMS MaterijalMaterijal odod kojihkojih sese izradjujuizradjuju elementielementi TMSTMS susu uu

najveemnajveem brojubroju sluajevasluajeva metalnemetalne prirodeprirode madamada sesesvesve eeee primjenjujuprimjenjuju ii nemetalninemetalni materijali,materijali, nprnpr..polimeripolimeri svihsvih vrsta,vrsta, keramika,keramika, kompozitnikompozitni materijalimaterijali iislinoslino..

SilaSila trenjatrenja nana kontaktnimkontaktnim povrinama,povrinama, kaokao iiotpornostotpornost habanjahabanja kontaktnihkontaktnih parovaparova zavisezavise uuznaajnojznaajnoj mjerimjeri odod strukturnihstrukturnih karakteristikakarakteristika metalnihmetalnih

t ij lt ij l (f i(f i tt titi ii k ktk kt k i t lk i t lmaterijalamaterijala (fazni(fazni sastav,sastav, tiptip ii karakterkarakter kristalnekristalnereetke,reetke, brojbroj ii karakterkarakter defekatadefekata uu kristalnojkristalnoj reetci)reetci)..

ZnaajanZnaajan uticajuticaj nana otpornostotpornost habanjahabanja imaima tvrdoatvrdoakojakoja popo pravilupravilu rasteraste sasa poveanjempoveanjem sadrajasadrajaugljenikaugljenika..

PrisustvoPrisustvo feritneferitne strukturestrukture -- malamala tvrdoatvrdoa kontaktnihkontaktnihslojevaslojeva ii niskaniska otpornostotpornost nana habanjehabanje..

AustenitnaAustenitna strukturastruktura kojakoja sese javljajavlja uu legiranimlegiranim elicimaelicima iiporedpored relativnorelativno malemale tvrdoetvrdoe imaima velikuveliku otpornostotpornost nanahabanjehabanje.. PrisustvoPrisustvo karbidakarbida utieutie nana znatnoznatno poveanjepoveanjetvrdoetvrdoe ii imaima presudanpresudan uticajuticaj nana veliinuveliinu otpornostiotpornostit doet doe aa p esudap esuda ut cajut caj aa e ue u otpo ostotpo osthabanjahabanja kontaktnihkontaktnih slojevaslojeva..

PerlitnaPerlitna strukturastruktura (zrnasta)(zrnasta) imaima malumalu tvrdoutvrdou papa iiotpornostotpornost nana habanjehabanje.. PrisustvoPrisustvo plastineplastine perlitneperlitne strukturestruktureuu kontaktnimkontaktnim slojevimaslojevima elemenataelemenata TMSTMS poveava,poveava, uuznaajnojznaajnoj mjerimjeri njihovunjihovu otpornostotpornost nana habanjehabanje..

PrisustvoPrisustvo martenzitnemartenzitne strukturestrukture jeje obaveznoobavezno akoakoh h t tt t h b jh b j P jP j fitfithoemohoemo veuveu otpornostotpornost nana habanjehabanje.. PojavaPojava grafitagrafita uustrukturistrukturi utieutie nana smanjenjesmanjenje njihovenjihove tvrdoetvrdoe aliali poveavapoveavaotpornostotpornost nana habanjehabanje jerjer djelujedjeluje kaokao podmazujuepodmazujue sredstvosredstvoii nana tajtaj nainnain smanjujesmanjuje trenjetrenje..

2/26/2014

76

elicielici poznatipoznati popo velikojvelikoj otpornostiotpornosti nana habanjahabanja susu::a)a) visokovisoko legiranilegirani manganovmanganov elikelik sasa 11,,22%% CC ii 1212%%

MnMn sasa austenitnomaustenitnom strukturom,strukturom, pripri velikojvelikoj sklonostisklonostiotvrdnjavanjeotvrdnjavanje povrinskihpovrinskih slojevaslojeva pripri hladnojhladnojdeformacijideformaciji ((..31603160));;

b)b) visokougljeninivisokougljenini elikelik sasa 00 66 00 88%% CC ii sasa netonetob)b) visokougljeninivisokougljenini elikelik sasa 00,,66 00,,88%% CC ii sasa netonetomanjimmanjim sadrajemsadrajem manganamangana namjenjennamjenjen zaza izraduizraduraznihraznih dijelovadijelova uu mainogradnjimainogradnji aa kojikoji susu izloeniizloenihabanjuhabanju uu uslovimauslovima visokihvisokih pritisakapritisaka ii temperatura,temperatura,nprnpr.. ..15301530;;

c)c) visokovisoko legiranilegirani elikelik sasa 22%% (C)(C) legiranlegiran sasa 1212 %%(Cr)(Cr) ii 00,,11%% (V(V--vanadijuma)vanadijuma).. namjenjennamjenjen jeje zaza usloveuslove( )( ) (( j )j ) j jj j jjvisokihvisokih temperaturatemperatura ii kontaktimakontaktima kojikoji sese ostvarujuostvarujuizmedjuizmedju metalnihmetalnih ii nemetalnihnemetalnih materijala,materijala, ((..41504150));;

d)d) zaza izraduizradu kotrljajnihkotrljajnih leajaleaja primjenjujeprimjenjuje sese elikelik..41204120 ii ..41464146;;

e)e) zaza kliznaklizna leitaleita sese koriste,koriste, tzvtzv.. antifrikcioniantifrikcioni metalimetalimedjumedju kojimakojima sese bijelibijeli metalimetali ii bronzebronze smatrajusmatrajuosnovnimosnovnim.. MedjutimMedjutim tenjatenja jeje kodkod ovihovih leitaleitaprimjenaprimjena poroznihporoznih leitaleita ii primjenaprimjenasamopodmazujuihsamopodmazujuih leitaleita..

f)f) f)f) odod materijalamaterijala zaza izraduizradu zupanikazupanika aa sasa triboloketriboloketaketake gledita,gledita, najeenajee sese koristekoriste elicielici:: ..43204320,,..47204720,, ..54205420,, ..74227422 kodkod onihonih zupanikazupanika kodkodkojihkojih sese traitrai izuzetnoizuzetno velikavelika otpornostotpornost nana habanjehabanjekoristekoriste sese elicielici zaza nitriranje,nitriranje, nprnpr.. ..47394739;;

g)g) zaza izraduizradu kliznihkliznih vodjicavodjica alatnihalatnih mainamaina najeenajeeg)g) jj jjsese koristekoriste elicielici ..15301530,, ..43204320 ii SLSL..2222;;

h)h) odod materijalamaterijala zaza izraduizradu reznihreznih alataalata najeenajee sesekoristekoriste,, tzvtzv.. brzoreznibrzorezni elici,elici, nprnpr.. ..68806880 ((1818%% W),W),..69806980 (sa(sa kobaltom),kobaltom), ..78807880 ii ..69836983..

2/26/2014

77

8. POSTUPCI POVEANJA OTPORNOSTI 8. POSTUPCI POVEANJA OTPORNOSTI NA HABANJE KONTAKTNIH SLOJEVANA HABANJE KONTAKTNIH SLOJEVA

TribolokaTriboloka svojstvasvojstva tribolokihtribolokih elemenataelemenata TMSTMSfunkcijafunkcija susu fizikofiziko hemijskihemijski ii strukturnihstrukturnihfunkcijafunkcija susu fizikofiziko--hemijskihemijski ii strukturnihstrukturnihkarakteristikakarakteristika materijalamaterijala odod kojegkojeg susu izradjeniizradjeni..KontaktniKontaktni slojevislojevi mogumogu dada imajuimaju razliitarazliita tribolokatribolokasvojstvasvojstva uu odnosuodnosu nana svojstvasvojstva kojakoja bibi trebalotrebalooekivatioekivati ss obziromobzirom nana hemijskihemijski sastav,sastav, mehanikemehanikeosobineosobine ii strukturnestrukturne karakteristikekarakteristike osnovneosnovne masemaseosobineosobine ii strukturnestrukturne karakteristikekarakteristike osnovneosnovne masemasematerijalamaterijala ii toto prijeprije svegasvega uu zavisnostizavisnosti ododprimjenjenogprimjenjenog postupkapostupka obradeobrade kontaktnihkontaktnih povrinapovrina iiuslovauslova podpod kojimakojima susu oneone nastalenastale (sila,(sila,temperatura,temperatura, brzinabrzina rezanjarezanja ii slsl..))..

PoveanjemPoveanjem otpornostiotpornosti nana habanjehabanje moemoe sesepostiipostii postupcimapostupcima modifikovanjamodifikovanja povrinapovrina::

11 metodemetode nanoenjananoenja tribolokihtribolokih prevlakaprevlaka nana11..metodemetode nanoenjananoenja tribolokihtribolokih prevlakaprevlaka nanaosnovniosnovni materijalmaterijal ii

22..metodemetode promjenepromjene svojstavasvojstava osnovnogosnovnogmaterijalamaterijala uu povrinskimpovrinskim slojevimaslojevima..

2/26/2014

78

PrviPrvi nainnain odlikujeodlikuje sese formiranjemformiranjem prevlakaprevlaka kojekojetrebatreba dada ispuneispune sljedeesljedee usloveuslove::

** dada imaima dovoljnudovoljnu debljinu,debljinu,** dada jeje ravnomjernoravnomjerno naneenananeena popo itavojitavoj povrinipovrini;;dada jeje ravnomjernoravnomjerno naneenananeena popo itavojitavoj povrinipovrini;;** dada jeje homogenahomogena uu hemijskomhemijskom pogledupogledu;;** dada jeje metalurkametalurka vezaveza prevlakeprevlake ii podlogepodloge

dovoljnodovoljno vrstavrsta;;** dada jeje mehanikimehaniki homogenahomogena ii bezbez ukljuakaukljuaka;;dada jeje mehanikimehaniki homogenahomogena ii bezbez ukljuakaukljuaka;;** dada jeje cijenacijena prevlakeprevlake prihvatljivaprihvatljiva..

U prvu grupu postupaka za nanoenje U prvu grupu postupaka za nanoenje tribolokih prevlaka spada:tribolokih prevlaka spada:

a) fiziko taloenje iz gasovite faze (PVD postupak)a) fiziko taloenje iz gasovite faze (PVD postupak)a) fiziko taloenje iz gasovite faze (PVD postupak)a) fiziko taloenje iz gasovite faze (PVD postupak)b) hemijsko taloenje iz gasovite faze (CVD postupak)b) hemijsko taloenje iz gasovite faze (CVD postupak)c) TD postupak c) TD postupak d) plazma spray procesd) plazma spray procese) sinergistike prevlakee) sinergistike prevlakee) sinergistike prevlakee) sinergistike prevlakef) polimerne prevlakef) polimerne prevlakeg) prevlake od keramike.g) prevlake od keramike.

2/26/2014

79

U drugu grupu postupaka spadaju:U drugu grupu postupaka spadaju:

a) jonska inplantacijaa) jonska inplantacijab) lasersko otvrdnjavanjeb) lasersko otvrdnjavanjec) jonski difuzioni procesic) jonski difuzioni procesid) povrinsko plastino deformisanje.d) povrinsko plastino deformisanje.

PVDPVD postupakpostupak uu sutinisutini sese odlikujeodlikuje transferomtransferommaterijalamaterijala uu gasovitojgasovitoj fazifazi dodo formiranjaformiranja prevlakeprevlake nprnpr..tvrditvrdi metalimetali ii raznerazne legurelegure povoljnihpovoljnih tribolokihtribolokihkarakteristikakarakteristika (prevlake(prevlake mogumogu bitibiti ii odod TiTi (titana),(titana), ZrZr(cirkonija)(cirkonija) MoMo (molibden)(molibden) WW (volfram)(volfram) CrCr (krom)(krom)(cirkonija),(cirkonija), MoMo (molibden),(molibden), WW (volfram),(volfram), CrCr (krom)(krom)itd)itd)..

CVDCVD postupakpostupak jeje hemijskahemijska reakcijareakcija kojakoja sese odvijaodvija uugasovitojgasovitoj fazi,fazi, aa osnovnaosnovna razlikarazlika odod PVDPVD postupkapostupka jejetoto toto jeje prevlakaprevlaka formiranaformirana pomoupomou prelaznihprelaznihtoto toto jeje prevlakaprevlaka formiranaformirana pomoupomou prelaznihprelaznihneuravnoteenihneuravnoteenih procesaprocesa (( visokevisoke temperaturetemperature okooko10001000 CC ii danasdanas sese ovimovim postupkompostupkom dobijajudobijaju iijednoslojnejednoslojne aliali ii vieslojnevieslojne prevlake)prevlake).. NprNpr.. TiN,TiN, TiC,TiC,TiCNTiCN (titan(titan carboncarbon nitrat)nitrat)..

2/26/2014

80

TDTD procesproces jeje difuzionidifuzioni procesproces ii efikasanefikasan jeje zazadobijanjedobijanje tankihtankih prevlakaprevlaka karbidnekarbidne prirodeprirodevelikevelike gustinegustine ii tvrdoetvrdoe sasa odlinimodlinim svojstvimasvojstvimaotpornostiotpornosti nana habanjehabanje ii korozijukoroziju..

PlazmaPlazma sprayspray postupakpostupak omoguavaomoguavaformiranjeformiranje prevlakeprevlake odod razliitihrazliitih materijala,materijala,nprnpr.. metali,metali, keramika,keramika, legurelegure ii slsl.. NanoseNanose sese uuoblikuobliku sprayspray--aa velikevelike energijeenergije..

SinergistikeSinergistike prevlakeprevlake susu prevlakeprevlake uugg pp ppslojevimaslojevima uglavnomuglavnom odod polimernihpolimernih materijalamaterijala..AkoAko sese nanosenanose nana elikelik ii drugedruge eljezneeljeznelegurelegure ondaonda pokazujupokazuju jojo boljabolja svojstvasvojstva papa sesezovuzovu ii sinergistikesinergistike jerjer djelujudjeluju zajednozajedno..

PolimeriPolimeri slueslue zaza tanketanke filmovefilmove nana metalnimmetalnimpovrinamapovrinama kaokao naljepljenenaljepljene traketrake iliili moglajsmoglajs masemase(kuglice)(kuglice).. KemijskiKemijski susu veomaveoma postojanepostojane premaprema svimsvimagresivnimagresivnim elementimaelementima izuzevizuzev acetonaacetona ii benzolabenzola

KeramikaKeramika kaokao materijalmaterijal aliali kaokao ii prevlakaprevlakajj pppredstavljapredstavlja kombinacijukombinaciju jednogjednog iliili vievie metalametala sasanemetalimanemetalima obinoobino kiseonikomkiseonikom (O),(O), ugljikomugljikom (C)(C) iliiliazotomazotom (N)(N)..

JonskaJonska inplantacijainplantacija jeje procesproces uu komekome sese praktinopraktinobilobilo kojikoji elemenatelemenat moemoe uvestiuvesti uu povrinskupovrinskustrukturustrukturu bilobilo kojegkojeg tvrdogtvrdog metalametala ToTo sese obinoobinostrukturustrukturu bilobilo kojegkojeg tvrdogtvrdog metalametala.. ToTo sese obinoobinopostiepostie snopomsnopom jonajona velikevelike brzinebrzine ii energijeenergije gdjegdjejonijoni prodiruprodiru dodo dubinedubine odod 00,,0101 dodo 11 mm gubeigubei pripritometome energijuenergiju uu sudarusudaru sasa atomimaatomima osnovnogosnovnogmaterijalamaterijala..

2/26/2014

81

LaserskoLasersko otvrdnjavanjeotvrdnjavanje povrinepovrine uu dananjedananjevrijemevrijeme koristikoristi sese snanisnani COCO22 laser,laser, kontinualnogkontinualnogemitovanjaemitovanja laserskoglaserskog zrakazraka (uvodjenje(uvodjenje legirajuihlegirajuihelemenataelemenata uu osnovnuosnovnu strukturustrukturu materijalamaterijala aliali ii zazaformiranjeformiranje prevlaka)prevlaka)formiranjeformiranje prevlaka)prevlaka)..

JonskiJonski difuzionidifuzioni procesiprocesi zasnivajuzasnivaju sese nanatermodifuzionimtermodifuzionim procesimaprocesima.. Tu,Tu, nprnpr.. spadajuspadajucementacijacementacija (uvodjenje(uvodjenje CC uu povrinu),povrinu), nitriranjenitriranje(uvodjenje(uvodjenje NN uu povrinu),povrinu), karbonitriranje,karbonitriranje, boriranjeboriranje(B),(B), alitriranjealitriranje (Al)(Al) itditd..(B),(B), alitriranjealitriranje (Al)(Al) itditd..

PovrinskoPovrinsko plastinoplastino deformisanjedeformisanje imaima svesveznaajnijeznaajnije mjestomjesto posljednjihposljednjih godina,godina, aa nana ovajovajnainnain smanjujemosmanjujemo habanjehabanje povrinapovrina aa poveavamopoveavamopovrinskipovrinski slojsloj..