Tribologia reprezint un domeniu de studiu intens interdisciplinar, care se ocup cu problemele complexe de frecare, uzare, ungere

Capitolul 2.

Elemente de tribologie

Tribologia reprezint un domeniu de studiu intens interdisciplinar, care se ocup cu problemele complexe de frecare, uzare, ungere. Denumirea acestei tiine multidisciplinare provine de la cuvntul grecesc tribos (care nseamn frecare).

Abordarea problemelor din acest domeniu implic cunotine de teoria elasticitii i plasticitii, mecanica fluidelor, termodinamic, metalurgie, chimie etc. Acest domeniu a cptat o dezvoltare din ce n ce mai mare n ultimele 3-4 decenii. Au aprut cursuri, monografii i publicaii destinate exclusiv acestui domeniu: la noi n ar ultima lucrare poart titulul "TRIBOTEHNICA", autor Dan Pavelescu, 1983.

2.1 Frecare caracterizare,clasificare

Frecarea este fora de rezisten tangenial, care apare la contactul direct sau indirect (prin intermediul unui film portant), sub sarcin, a dou corpuri, atunci cnd ntre acestea exist micare relativ sau tendin de micare relativ. Tipurile de frecare ntlnite se pot clasifica dup urmtoarele criterii:

a) Dup starea de micare

a.1. Frecarea static (de repaos), cea care face posibil transmiterea de sarcini ntre dou corpuri sub apsare, fr consum de energie i uzur.

a.2. Frecarea cinetic (de micare), cea care provoac consum de energie, respectiv creterea temperaturii i uzarea pieselor n contact sub sarcin.

n construcia de maini, aparate i utilaje, frecarea apare att ca fenomen do-rit, ca de exemplu n cazul asamblrilor prin frecare, cuplajelor, transmisiilor prin cu-rele, transmisiilor prin friciune etc. ct i ca fenomen nedorit, ca de exemplu n cazul lagrelor, ghidajelor, etanrilor, transmisiilor prin roi dinate, lanuri, came etc.

b)Dup felul micrii relative a elementelor cuplei cinematice

b.1. Frecarea de alunecare, cnd cele dou elemente ale cuplei cinematice se afl n micare relativ de alunecare (lagre cu alunecare, ghidaje, piston-cilindru

etc.).

b.2. Frecarea de rostogolire, cnd cele dou elemente ale cuplei cinematice efectueaz o rostogolire n jurul unei axe situat n planul momentan de contact (rulmeni etc.).

b.3. Frecarea combinat (de alunecare i rostogolire), apare atunci cnd cele dou elemente ale cuplei cinematice execut simultan o alunecare i o rostogolire (angrenaje etc.).

c)Dup modul n care se realizeaz contactul dintre cele dou elemente ale cuplei cinematice (dup regimul de ungere)

c.1. Frecarea uscat exist atunci cnd elementele cuplei cinematice sunt n contact direct. Se poate vorbi de un regim de frecare riguros uscat numai n condiii de laborator atunci cnd ntre cele dou suprafee se poate asigura absena total a oricrui mediu fluid sau solid. n aplicaiile practice, ntre cele dou suprafee ale elementelor cuplei cinematice se gsesc ntotdeauna aer sau straturi de oxizi, motiv pentru care se poate vorbi de un regim de frecare tehnic uscat.

c.2. Frecarea la limit poate aprea atunci cnd la suprafeele celor dou elemente ale cuplei cinematice exist straturi continui adsorbite (determinate de aciunea cmpurilor de fore intermoleculare) de lubrifiant, prin intermediul crora se realizeaz contactul. Practic acest regim de frecare este greu de reprodus.

c.3. Frecarea fluid are loc cnd ntre suprafeele n micare relativ exist o pelicul (strat, film) continu de lubrifiant, contactul direct, fie chiar local, fiind cu totul exclus (se impune deci ca grosimea stratului de fluid s fie mai mare dect nlimea rugozitilor suprafeelor celor dou elemente ale cuplei).

c.4. Frecarea mixt apare atunci cnd la contactul dintre cele dou suprafee exist zone cu regimuri de frecare diferit, din cele anterior menionate (parial fluid + parial la limit sau parial uscat + parial la limit).

Regimurile de frecare fluid i frecare mixt constituie stadiile de frecare cel mai frecvent ntlnite la cuplele de frecare la care fenomenul de frecare este nedorit.

2.1.1 Frecarea uscat

Legea frecrii uscate de alunecare se exprim prin relaia Amontons -Coulomb:

Ff = m Fn (2.1)

n care:

Fn - fora normal la suprafaa de contact;

m - coeficientul de frecare.

Mrimea coeficientului de frecare este dependent de materialele din care sunt confecionate cele dou elemente ale cuplei cinematice i de gradul de prelucrare a celor dou suprafee n contact (rugozitatea suprafeelor) i considerat independent de mrimea suprafeei de frecare, deci de presiunea de contact, precum i de mrimea vitezei relative a celor dou elemente ale cuplei cinematice [fig. 2.1 - cupl cinematic cu contact de suprafa (inferioar)].

Figura 2.1 Cupl cinematic cu contact de suprafa (inferioar).

innd seama de faptul c suprafeele reale nu sunt perfect netede, ele prezentnd ondulaii i rugoziti, este necesar introducerea urmtoarelor precizri referitor la suprafaa de contact a celor dou elemente ale cuplei:

a) aria nominal de contact An = b x l;

b) aria aparent de contact Aa = Aai , respectiv suma zonelor de contact

dintre cele dou suprafee;

c) aria real de contact Ar = Ari , respectiv suma ariilor efective de contact,

determinate de contactul dintre rugoziti.

n cazul aa numitelor contacte hertziene" (cuple neconforme), respectiv al cuplelor de frecare la care contactul pentru corpuri nedeformabile este un punct sau o linie (fig. 2.2), vor aprea numai:

Figura 2.2

1) aria aparent: Aa;

2) aria real: Ar = Ari .

Trebuie precizat c aria real Ar este cu mult mai mic dect aria aparent Aa i cu att mai mult n raport cu aria nominal An . Prin msurarea rezistenei electrice de contact s-a obinut, de exemplu, pentru un contact OL/OL, valori:

(2.2)

Valorile acestui raport vor crete pe msur ce valoarea forei de apsare normal Fn se majoreaz.

Cu aceste precizri, rezult c fora de frecare Ff va fi determinat de fenomenele care apar la nivelul ariei reale de contact. Rezistena la naintare, respectiv fora de frecare, se pot datora:

a) deformrii elastice a rugozitilor n contact;

b) deformrii plastice a rugozitilor n contact;

c) forfecrii rugozitilor n contact la nivelul ariei reale de contact unde s-au produs microsuduri sau n alte seciuni;

d) zgrierii suprafeei confecionate din material mai slab (moale) de ctre rugozitile suprafeei confecionate din material mai dur;

e) ruperii" cmpului de fore de interaciune molecular dintre cele dou suprafee.

Evident, fora de frecare este rezultatul nsumrii statistice a acestor rezistene.

Dac se vor considera ca determinante rezistenele ce provin din forfecarea microjonciunilor, conform ipotezei lui Bowden i Tabor (valabil numai pentru suprafee metalice), atunci fora de frecare se va exprima astfel:

Ff = Ar Ir (2.3)

n care ir -tensiunea de rupere prin forfecare pentru materialul mai moale al cuplei.

Figura 2.3 Straturi adsorbite sau chemisorbite.

n cazul frecrii-limit, coeficientul de frecare se modific puin (scade de 2 + 5 ori), dar uzarea suprafeelor n contact scade foarte mult (100 + 10.000 ori).

2.1.2 Frecarea fluid

Frecarea fluid [fig. 2.4, a - ungere hidrodinamic prin efect de pan, b - ungere hidrostatic prin introducerea lubrifiantului sub presiune, c - ungere hidrodinamic prin efect de expulzare (extrudere) la micarea de apropiere] se realizeaz n condiiile n care prile solide ale cuplei de frecare sunt separate de un strat (pelicul, film) de fluid (lichid sau gaz) portant, a crui grosime minim hm este mai mare dect suma nlimilor maxime a rugozitii suprafeelor elementelor cuplei.

Figura 2.4 Frecare fluida:

a - ungere hidrodinamic prin efect de pan;

b - ungere hidrostatic prin introducerea lubrifiantului sub presiune;

c - ungere hidrodinamic prin efect de expulzare (extrudere) la micarea de apropiere.

Fora de apsare normal Fn este preluat de ctre rezultanta presiunilor create n pelicula de lubrifiant prin una din metodele prezentate anterior.

Dac sub efectul cmpului de presiuni suprafeele nceteaz s fie practic rigide i deformaiile locale sau globale ce se produc sunt de ordinul grosimii filmului fluid, atunci ungerea devine o problem elastohidrodinamic sau elastohidrostatic.

n cazul n care fluidul utilizat este un gaz, atunci se utilizeaz denumirile de ungere gazodinamic, respectiv gazostatic.

Pentru a vedea, n mare, dependena forei de frecare fluid, se va considera cazul a dou suprafee paralele separate printr-un strat de fluid (lubrifiant) de grosime constant,

la care unul din perei este fix, iar cellalt mobil cu viteza u (curgere COUETTE) - fig. 2.5.

Figura 2.5 Fora de frecare fluida.

Dac regimul de curgere este laminar (Re < Recr) , fora de frecare se poate exprima prin relaia:

(2.3)

n care An reprezint aria nominal de contact cu fluidul, iar t este tensiunea tangenial la contactul dintre fluid i suprafaa mobil. n cazul considerat, tensiunea tangenial va fi dat de expresia (nu exist gradient de presiune n direcia x -legea lui Newton):

(2.4)

n care reprezint vscozitatea dinamic a lubrifiantului. Fora de frecare va rezulta:

(2.5)

Se observ c, principial, fora de frecare fluid este generat de cu totul alte legiti dect n regimurile de frecare anterioare; ea crete odat cu mrirea ariei nominale, a vscozitii dinamice a fluidului (lubrifiantului) i a vitezei tangeniale relative i scade cu creterea grosimii filmului de lubrifiant.

Un element esenial este acela c, n condiiile frecrii fluide, fora de frecare este de cteva ordine de mrime mai mic dect fora de frecare corespunztoare regimurilor anterioare de frecare.

Dac:

2.1.3. Frecarea mixt

Frecvent, din aplicaiile tehnice, nu sunt ndeplinite condiiile pentru realizarea riguroas unuia din cele trei regimuri de frecare prezentate anterior, motiv pentru care apare o suprapunere statistic spaial-temporal a celor trei regimuri sau a dou din cele trei. n acest caz se poate vorbi de un regim de frecare mixt.

n practic intereseaz cum se trece de la un regim de frecare la altul i care sunt factorii ce determin acest lucru. Un asemenea studiu a fost ntreprins de ctre Stribeck n 1902, care apoi a fost dezvoltat i aprofundat de numeroi cercettori (fig. 2.6), n care s-au notat:

- frecare tehnic uscat

- frecare mixt: uscat + limit

- frecare mixt: limit + fluid

- frecare fluid.

Figura 2.6 Graficul frecrilor.

Existena unor asemenea curbe, respectiv cunoaterea valorii , permite proiectantului i celui care exploateaz cuplele de frecare s reduc la minimum pierderile prin frecare i de asemenea s asigure o funcionare n condiii de maxim fiabilitate. Este de reinut, de exemplu, c la o cupl cu frecare fluid hidrodinamic, la pornire i la oprire , regimul de frecare va fi apropiat de cel al frecrii uscate, motiv pentru care se impun msuri adecvate pentru reducerea frecrii, cum ar fi cuplul de materiale sau alte soluii constructive mai complicate (asigurarea pornirii i opririi lagrului n regim hidrostatic, soluie ntlnit la turbinele de abur de putere mare, mori cu bile etc.).

2.2. Uzarea i uzura

Uzarea reprezint procesul de degradare a suprafeelor n contact ale elementelor cuplei cinematice, care se manifest prin pierderea de material i are ca urmare modificarea dimensiunilor, a formei geometrice i a jocurilor.

Ea este o consecin a procesului de frecare, proces pe care ns l influeneaz, ntre acestea existnd o strns interdependen.

Consecinele uzrii influeneaz direct sau indirect capacitatea portant a organelor de maini (de exemplu la lagre), precizia de lucru a mainilor (de exemplu la maini unelte), cinematica funcional (de exemplu la transmisiile prin roi dinate), fcnd totodat s apar fore dinamice ce pot determina scoaterea din funcionare a mainii.

Uzura, respectiv rezultatul uzrii, se poate exprima n uniti absolute (mas, volum, lungime) sau relative. Prin raportare la distana parcurs sau la timpul de frecare, se obin mrimile denumite intensitatea uzrii i respectiv viteza uzrii

n ceea ce privete evoluia uzrii, sunt de menionat urmtoarele caracteristici, confirmate de practic (fig. 2.7, a - valoarea uzrii, b - intensitatea de defectare):

Figura 2.7 Evoluia uzrii:

a - valoarea uzrii;

b - intensitatea de defectare.

a) uzura este cumulativ i crete, de obicei, cu durata de funcionare Lh , fr ca evoluia procesului s fie ntotdeauna liniar;

b) la nceput, la cuplele de frecare noi, intensitatea sau viteza de uzare cresc rapid datorit condiiilor iniiale de suprafa (rugozitilor), care tind treptat s se acomodeze; aceasta reprezint perioada de rodaj - ZONA I;

c) urmeaz perioada de lung durat a uzrii stabile sau normale - ZONA II , pentru care

d) n final - ZONA III, uzarea devine distructiv (abaterile de dimensiuni, form, jocuri devin mari, nct cuplul de piese, sau chiar maina sunt puse n pericol), cu efect ireversibil

e) duratele de funcionare sunt, n general, previzibile, putnd fi

determinate experimental sau prin calcul, funcie de tipul, parametrii i condiiile de exploatare ale cuplei cinematice sau mainii respective;

-este de remarcat o anumit concordan ntre evoluia uzrii i a intensitii de defectare (fiabilitii).

Att la frecarea uscat, ct i n prezena lubrifiantului, pot aprea urmtoarele tipuri fundamentale de uzare care, n practic, sunt ntlnite separat numai n cazuri speciale.

a)Uzarea de adeziune (contact) - este caracteristic cuplelor cu micarede alunecare. Este provocat de formarea i ruperea prin forfecare a unor micro-jonciuni sau puni de sudur ce se formeaz ntre rugozitile celor dou suprafee,aflate n contact sub sarcin i micare relativ.

Se manifest prin deteriorarea strii iniiale a suprafeelor, prin apariia transferului de material de la o suprafa la alta i n ultim instan printr-o nclzire att de accentuat, nct ntre suprafee apar zone ntinse de sudare, respectiv chiar la blocarea cuplei, situaie limit cunoscut sub denumirea de gripaj.

Microjonciunile sau punile de sudur apar n condiii de ncrcare i vitez relativ mare, corelat cu o ungere necorespunztoare din punct de vedere cantitativ i calitativ, utilizarea unui cuplu de materiale neadecvat i un grad de prelucrare necorespunztor a suprafeelor n contact. Toate acestea conduc la nclziri locale ridicate, ca urmare a forelor de frecare mari.

Gripajul poate fi evitat prin ungerea corespunztoare din punct de vedere cantitativ i calitativ (utilizarea uleiurilor aditivate), utilizarea unui cuplu de materiale adecvat, prelucrarea corespunztoare a suprafeelor n contact, tratament termic de suprafa (durificare) etc.

Uzarea de aderen poate aprea: la asamblri demontabile, la lagrele cu alunecare (cupla fus - cuzinet), la ghidaje, glisiere, la cupla piston - cilindru, la transmisiile prin roi dinate, la variatoarele de turaie, la sculele achietoare etc.

b)Uzarea abraziv - este determinat de ptrunderea ntre suprafeele ncontact i micare relativ a unor particule dure din exterior sau de asperitile dureale uneia din suprafeele de contact.

Se manifest prin urme disperse de microachiere (zgrieturi) pe ambele suprafee de contact sau numai pe suprafaa piesei confecionat din material mai moale. Este specific organelor active (brzdare, cupe, ciocane etc.) ale mainilor de lucru n medii abrazive, cuplelor de frecare insuficient protejate (piston-cilindru, lagre cu alunecare, rulmeni, angrenaje etc.) sau supuse direct aciunii abrazive n prezena mediului fluid (paletele pompelor, angrenaje etc.).

c)Uzarea de oboseal apare ca urmare a solicitrii ciclice a straturilor desuprafa n contact. Se manifest prin apariia pe suprafeele n contact a unor fi-suri, ciupituri, exfolieri etc. Cauzele apariiei uzrii de oboseal sunt att de naturmecanic (solicitri ciclice) ct i de natur termomecanic (ocuri termomecanicecorelate cu existena frecrii). Fenomenul este puternic influenat de: lipsa de omo-genitate a materialului la suprafa (incluziuni, dislocaii, defecte de turnare sau for-jare etc.), rugozitatea suprafeelor, prezena lubrifiantului (att sub raport chimic cti ca vscozitate).

c.1. Ciupirea (pitingul) se manifest prin apariia pe suprafeele n contact a unor gropie (ciupituri) vizibile cu ochiul liber.

Fenomenul are, drept origine primar, apariia fisurilor de oboseal n stratul de suprafa. Formarea ciupiturilor are loc numai n prezena lubrifiantului i la presiuni de contact mari, specifice contactelor hertziene; n aceste condiii lubrifiantul va ptrunde n fisuri i prin efect de pan, va disloca mici particule de material, pn la apariia gropielor.

Domeniile frecvente de apariie a pitingului: flancurile active ale dinilor roilor dinate, cile de rulare i corpurile de rostogolire ale rulmenilor, cupla cinematic cam-tachet, uruburile cu bile, cile de rulare i bandajele roilor de cale ferat (n prezena umezelii).

Pitingul poate rmne sub o form incipient (mici pori, vrfuri de ac) i care pot sista n funcionare sau poate s se prezinte sub form mai grav - pitingul progresiv.

Ciupirea se poate evita prin alegerea corespunztoare a materialului prin tratamentul termic de durificare la suprafa a pieselor, prin utilizarea unui lubrifiant corespunztor din punct de vedere al vscozitii.

c.2. Exfolierea reprezint o alt form de uzare prin oboseal a materialului. Se poate prezenta ca o desprindere a stratului de suprafa sub form de solzi mari provenind fie din piting progresiv, fie din deformri de oboseal.

d)Uzarea de coroziune este datorat, n principal, reaciei chimice a mate-rialului suprafeelor cu mediul lubrifiant care conine ap, substane agresive etc. nprezena sarcinii, a micrii relative i a forei de frecare, uzarea de coroziune (tribo-coroziunea) se accentueaz; de asemenea, ea este favorizat de uzarea abraziv.

Uzarea prin oxidare este un caz special de coroziune la care predomin reacia chimic a suprafeelor metalice cu oxigenul sau cu mediul nconjurtor oxidant.

Coroziunea de fretare constituie un tip de coroziune tribochimic fiind datorat unui proces mixt de microalunecri (pe distane atomice) i de coroziune, care apare pe suprafeele pieselor asamblate prin strngere.

Coroziunea chimic i tribocoroziunea se pot combate printr-o alegere judicioas a materialelor i prin limitarea, pe ct posibil, a mediului agresiv, a concentratorilor de tensiuni. Nu se combate prin lubrifiere.

e)Uzarea de cavitaie

Cavitaia i are originea ntr-o aciune pulsatorie de natur hidrodinamic; un mod de explicare este acela al desprinderilor locale ale lichidului prin scderea presiunii (vaporizare) i stabilirea ulterioar brusc a contactului prin lovituri puternice; repetarea continu a procesului conduce la detaarea de particule de metal, care pot cpta un caracter distrugtor, sensibil, ajutat de eventuala prezen a substanelor chimic active n mediul fluid.

2.3. Materiale de ungere

2.3.1. Rol funcional. Proprietile materialelor de ungere

n funcie de tipul agregatului, de condiiile de lucru i posibilitile de ntreinere, pentru ungere sunt folosite materiale lichide (uleiuri minerale, emulsiile, apa), semisolide (unsorile consistente), solide (grafitul, bisulfura de molibden etc.) i gazoase (aerul, alte gaze).

Rolul funcional al materialelor de ungere este multiplu i anume:

-asigurarea peliculei portante ntre suprafeele aflate n micare relativ, constituind elementul de preluare a sarcinii;

-protecia suprafeelor mpotriva contactului direct, diminund pierderile prin frecare i uzare (frecarea la limit sau mixt);

-evacuarea cldurii produse prin frecare sau rezultat din reaciile chimice, prin fluxul de lubrifiant;

-protecia mpotriva componenilor chimici activi, n principal O2, care determin formarea stratului de oxizi;

-evacuarea produselor de uzare i modificarea acestora;

-etanarea, respectiv protecia mpotriva ptrunderii ntre suprafee a particulelor dure din mediul exterior.

Aprecierea calitilor materialelor destinate ungerii se poate face avnd n vedere urmtoarele proprieti:

a) vscozitatea;

b) capacitatea de ungere (onctuozitatea);

c) greutatea specific;

d) punctul de inflamabilitate;

e) punctul de ardere;

f) punctul de aprindere;

g) punctul de solidificare (congelare);

h) emulsionabilitatea;

i) coninutul de ap, acizi liberi, cenu, impuriti mecanice;

j) stabilitatea chimic.

2.3.2. Uleiurile i aprecierea lor pe baza proprietilor

Uleiurile minerale sunt clasificate n STAS 871-81 pentru diferite utilizri n construcia de maini (pentru motoare, pentru transmisii mecanice, pentru instalaii hidraulice, turbine, pentru mecanic fin, pentru prelucrri, pentru tratamente etc.).

Pentru uleiuri, utilizate n cele mai variate condiii de temperatur, presiune, mediu ambiant, intereseaz toate proprietile anterior amintite.

a) Vscozitatea este proprietatea lubrifiantului prin care se caracterizeaz frecarea intern a acestuia. Nu reprezint o mrime care indic calitatea lubrifiantului i prin ea se apreciaz dac lubrifiantul este corespunztor unui anumit scop, unor anumite condiii de exploatare.

n fizic i n tehnic se cunosc: vscozitatea dinamic , vscozitatea cinematic (v) i vscozitatea relativ sau tehnic .

Vscozitatea dinamic a unui fluid n curgere laminar apare n legea lui Newton:

(2.6)

i se poate interpreta ca fiind fora necesar [N] pentru deplasarea relativ a dou suprafee din masa de fluid, avnd fiecare mrimea de 1 m2, separate printr-un strat de fluid de grosime egal cu 1 m, cu viteza relativ de 1 m/s.

Vscozitatea cinematic se exprim ca raport ntre vscozitatea dinamic i densitatea lubrifiantului:

(2.7)

Vscozitatea relativ se msoar n oE (grade Engler) i se determin ca raport ntre timpul de scurgere a aceleiai cantiti de ap, respectiv de ulei, aflate la aceeai temperatur (de obicei 50o C).

ntre vscozitatea dinamic i cea relativ se poate scrie relaia:

(2.8)

Majoritatea uleiurilor utilizate pentru ungere sunt medii newtoniene, ele supunndu-se legii lui Newton pn la temperatura corespunztoare punctului de tulburare, dup care devine lichid nenewtonian ( -vscozitate aparent, dependent de gradientul de vitez). Vscozitatea variaz cu temperatura i presiunea.

Creterea temperaturii determin scderea considerabil a vscozitii (fig.2.8)

Figura 2.8 Dependenta temperaturii viscozitatii.

Relaia analitic, cea mai apropiat de realitate, prin care se exprim dependena prin linii drepte este:

constante caracteristice naturii lubrifiantului.

Prin logarimare:

Vscozitatea influeneaz n mod hotrtor capacitatea portant a filmului (peliculei) de lubrifiant, deci variaia puternic a vscozitii cu temperatura are efect direct asupra posibilitii de ncrcare a organelor de maini (lagre, roi dinate

etc.).

Sunt de preferat uleiurile cu o variaie ct mai redus a vscozitii cu temperatura, deoarece nu modific sensibil regimul de funcionare ntr-un interval larg de temperaturi.

La proiectare se impun cunoscute: temperatura n regim stabil de funcionare i valoarea vscozitii lubrifiantului la aceast temperatur.

Relaia analitic cel mai frecvent utilizat pentru exprimarea dependenei vscozitii de presiune este:

(2.9)

n care:

p i o sunt vscozitatea dinamic la presiunea p, respectiv la presiunea atmosferic po;

A' - coeficient caracteristic pentru dependena vscozitii de presiune, dar a crui valoare depinde i de temperatur; experimental: A' = 0,005.

Tot experimental s-a constatat c presiunile sub (350...400) N/cm2 nu influeneaz semnificativ vscozitatea; efectul devine important la valori foarte mari

ale presiunii (contacte hertziene liniare - roi dinate sau contacte punctiforme rulmeni etc.). n acest caz, creterea vscozitii contribuie la meninerea prezenei filmului aderent de lubrifiant, foarte subire i a capacitii lui de a prelua sarcina exterioar.

Se precizeaz ns c majorarea vscozitii datorit presiunii este mult atenuat de creterea simultan a temperaturii, motiv pentru care n aplicaiile practice aceast dependen se poate neglija.

b)Capacitatea de ungere (onctuozitatea) este proprietatea uleiurilor cu caracter polar de a adera i a crea straturi moleculare puternic fixate pe suprafeele metalice, concomitent cu o rezisten redus la alunecare. Nu exist criterii de apreciere cantitativ a acestei proprieti a lubrifianilor. Prezint o importan deosebit n formarea regimului de frecare limit sau mixt (fluid + limit) n situaii dificile de frecare sau la presiuni foarte ridicate.

c)Greutatea specific (g) d un indiciu asupra originii i puritii uleiului. Nu caracterizeaz nici calitile de ungere, ni ci durabilitatea uleiului. Relaii caracteristice:

(2.3)

d)Punctul de inflamabilitate corespunde temperaturii la care uleiul nclzit, lapresiunea atmosferic, se aprinde n mod trector sub aciunea unei flcri strine.Pentru uleiurile minerale punctul de inflamabilitate este cuprins ntre 150...200oC.

Aceast caracteristic este important pentru alegerea uleiurilor pentru motoarele cu ardere intern, compresoare etc. i mai puin important pentru uleiurile de transmisii mecanice, uleiurile pentru lagre etc.

e)Punctul de ardere corespunde temperaturii la care uleiul, odat aprins,continu s ard de la sine. Valoarea acestuia este cu 20-60oC mai ridicat dectcel de inflamabilitate.

Punctul de inflamabilitate i punctul de ardere nu sunt n dependen cu calitile de ungere ale uleiurilor, ci depind de compoziia chimic.

Punctul de aprindere corespunde temperaturii la care vaporii de ulei se aprind de la sine.

Punctul de solidificare (congelare) corespunde temperaturii la care uleiul, sub greutatea proprie, nu mai poate curge n mod vizibil. Intereseaz n mod deosebit pentru uleiurile de la mainile ce lucreaz sub zero grade: avioane, locomotive, autovehicule, maini frigorifice etc.

h)Emulsionabilitatea este proprietatea uleiului de a se amesteca cu apa cald,formnd emulsie, i de a nu se separa ulterior

ap (scade onctuozitatea)

i)Coninutul de impuriti acizi liberi (favorizeaz coroziunea)

cenu (favorizeaz uzarea) impuriti mecanice (rupe filmul, uzur abraziv) j) Stabilitatea chimic reprezint capacitatea de a nu reaciona cu oxigenul din aer. n timp, calitile uleiului scad datorit oxidrilor, fenomenul purtnd denumirea

de mbtrnirea" lubrifiantului, motiv pentru care, ndeosebi la ungerea n circuit nchis, uleiul trebuie schimbat periodic.

Alegerea corect a uleiului concur la obinerea performanei i duratei maxime de funcionare a cuplelor de frecare i deci, implicit, a acestora. Pentru aceasta se vor lua n discuie:

proprietile lubrifiantului, ndeosebi vscozitatea, onctuozitatea, punctul de inflamabilitate, punctul de solidificare, emulsionabilitatea i stabilitatea chimic;

tipul mainii (motoare, de lucru etc.);

condiiile de funcionare (temperatur, mediu etc.);

metoda de ungere (circuit nchis, circuit exterior, prin picurare etc.);

momentul utilizrii (rodaj sau funcionare normal). Calitile uleiurilor se pot mbunti prin:

-tratare cu aer cald (70 - 120oC) sau cu descrcri electrice, rezultnd aa numitele uleiuri voltolizate;

-aditivare.

Aditivii sunt substane chimice care mbuntesc calitile de ungere ale uleiurilor i unsorilor consistente, proprietile de frecare i rezistena la uzare a suprafeelor.

Principalele tipuri de aditivi sunt:

cu aciune asupra vscozitii (mrirea acesteia i micorarea variaiei acesteia cu temperatura) i asupra punctului de congelare;

cu aciune asupra onctuozitii i absorie (meninerea ungerii la presiuni ridicate, evitarea frecrii uscate);

cu aciune antioxidant a uleiului (simultan reduce i pericolul de oxidare a suprafeelor metalice);

-cu aciune antispumant;

-cu aciune detergent-dispergent (meninerea corpurilor strine n suspensie);

cu aciune antigripant, antiuzant;

aditivi polifuncionali (detergeni, anticongelani, antioxidani, EP);

aditivi de extrem presiune (EP).

Sunt folosite i uleiurile compundate (ulei mineral + ulei vegetal sau animal 1 ... 10%).

Pentru lubrifierea n condiii de vacuum se vor folosi uleiuri i unsori consistente din care s-au extras componentele cu greutate molecular redus i crora li se adaug aditivi care formeaz straturi protectoare pe suprafeele metalice.

2.3.3. Unsori consistente. Caracteristici

Unsorile consistente sunt dispersii de spunuri metalice (Ca, Na, Li, Ba, Al) n uleiuri minerale (uleiuri naftenice) sau n lichide uleioase (STAS 4951- 81 -clasificare).

Caracteristica principal a unsorilor consistente este punctul de picurare, reprezentat de temperatura la care unsoarea ncepe s picure sub aciunea propriei sale greuti.

Calitatea unsorii este cu att mai bun cu ct punctul de picurare este mai ridicat, ungerea fiind totui asigurat la temperatura de exploatare.

Comparativ cu uleiurile, unsorile consistente prezint urmtoarele dezavantaje:

1. stabilitate structural sczut;

2. nu pot fi utilizate la orice turaii (ndeosebi cele mari);

3. capacitatea de ungere dispare la temperaturi extreme;

4. au frecare intern mai mare, motiv pentru care nu pot fi utilizate la aparate sensibile;

5. nlocuirea se poate realiza numai dup demontarea i splarea pieselor

unse.

Utilizarea unsorilor consistente determin urmtoarele avantaje:

asigur etaneitatea mpotriva ptrunderii impuritilor;

nlocuirea se realizeaz mult mai rar;

o mai bun aderen la suprafeele n contact, ndeosebi la preluarea de sarcini cu oc i la funcionare intermitent;

construcie mai simpl a lagrelor etc.

2.3.4. Lubrifiani solizi

Lubrifiani solizi sunt utili n condiii severe de frecare (temperatur, presiuni de contact). Sunt utilizai ndeosebi:

bisulfura de molibdeu (MoS2) folosit ndeosebi ca aditiv (n dispersie) n uleiuri sau unsori consistente, sub form de straturi superficiale la rodaj sau ncorporat ca adaos n piesele din materiale plastice; nu se utilizeaz peste 445oC;

grafitul se utilizeaz ndeosebi n condiii severe de temperatur; sub form coloidal n ulei desvrete rodajul; se utilizeaz ncorporat n materiale plastice folosite pentru cuzineii lagrelor cu alunecare;

spunurile metalice - stearate de Ca, Na, Al, Mg, acizi grai solizi (acid stearic, acid palmitic), cerurile sintetice, talcul - se utilizeaz sub form de soluie aplicate pe suprafee;

teflonul - utilizat sub form de straturi subiri aplicate pe suprafeele n

contact.

GRIGORA P., Lubrifianii plastici. Fabricare i utilizare, Tipocart Braovia, Braov, 1993

MUSC I., Comportarea uleiurilor lubrifiante sub presiune, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 2004.

GRIGORA P., Lubrifianii plastici. Fabricare i utilizare, Tipocart Braovia, Braov, 1993

PAGE

50