Înțelegerea uzurii mecanice
Definiție: Ce este uzura mecanică?
Uzură mecanică este îndepărtarea progresivă a materialului de pe suprafețele solide prin acțiune mecanică atunci când suprafețele sunt în mișcare relativă sub sarcină. În mașinile rotative, uzura afectează rulmenții, angrenajele, etanșările, cuplajele și orice componente cu contact de alunecare sau rostogolire. Spre deosebire de defecțiunile bruște cauzate de oboseală sau fractură, uzura este un proces gradual de degradare care crește jocurile, reduce precizia dimensională și modifică caracteristicile suprafeței în timp.
Înțelegerea mecanismelor de uzură este fundamentală pentru fiabilitatea utilajelor, deoarece uzura este inevitabilă în toate sistemele mecanice cu piese mobile. Deși nu poate fi eliminată complet, proiectarea, lubrifierea, selecția materialelor și practicile de întreținere adecvate pot reduce la minimum ratele de uzură și pot maximiza durata de viață a componentelor.
Mecanisme de uzură primară
1. Uzură abrazivă
Cel mai frecvent mecanism de uzură în utilajele industriale:
- Abraziune cu două corpuri: Particulele dure fixate pe o suprafață razuiesc suprafața opusă (ca șmirghelul)
- Abraziune cu trei corpuri: Particulele libere dintre suprafețe acționează ca medii de măcinare
- Aspect: Suprafețe netede și lustruite cu zgârieturi direcționale
- Rată: Proporțional cu duritatea particulelor, sarcină, distanță de alunecare
- Comune în: Rulmenți, angrenaje, garnituri expuse contaminării
2. Uzură adezivă (frecare/zgârieturi)
Apare atunci când pelicula de lubrifiant se descompune:
- Mecanism: Contactul direct metal pe metal creează suduri microscopice
- Proces: Joncțiunile sudate se rup, transferând material între suprafețe
- Aspect: Suprafețe aspre, rupte; material pătat sau transferat
- Progresie: Poate escalada rapid odată inițiat (catastrofal în cazuri grave)
- Prevenire: Lubrifiere adecvată, aditivi EP (presiune extremă), tratamente de suprafață
3. Uzură erozivă
Îndepărtarea materialului prin curgerea fluidelor cu particule antrenate:
- Cauza: Particule abrazive care transportă lichide sau gaze de mare viteză
- Comune în: Rotoare de pompă, scaune de supape, coturi de conducte
- Aspect: Suprafețe erodate netede, pierdere de material în direcția de curgere
- Rată: Proporțional cu viteza particulelor, duritate, concentrație
4. Uzură corozivă
Atac chimic combinat cu acțiune mecanică:
- Coroziunea formează un strat de oxid sau alt compus la suprafață
- Acțiunea mecanică îndepărtează stratul, expunând metalul proaspăt
- Coroziunea continuă pe suprafața recent expusă
- Efect sinergic: rată de uzură mai mare decât oricare dintre mecanisme separat
- Frecvente în medii chimic agresive
5. Uzura prin fretare
Apare la interfețe aparent staționare:
- Mecanism: Mișcare oscilatorie de mică amplitudine (micrometri) între suprafețele presate
- Rezultat: Formarea de resturi de oxid, coroziunea suprafeței, eventuală desprindere
- Aspect: Pulbere roșiatică-brună (oxid de fier) sau neagră; coroziune la suprafață
- Comun la: Ajustări prin presare, îmbinări cu șuruburi, îmbinări prin contracție care suferă vibrații
- Prevenire: Creșterea interferențelor, reducerea vibrațiilor, tratamente de suprafață
6. Eroziunea cavitațională
- Prăbușirea bulelor de vapori creează presiuni locale intense
- Îndepărtează materialul prin încărcări repetate cu șocuri
- Comun în rotoarele și supapele pompelor
- Aspect distinctiv cu gropi
Factorii care afectează rata de uzură
Condiții de funcționare
- Încărca: Sarcini mai mari cresc rata de uzură (adesea o relație liniară)
- Viteză: Distanța de alunecare pe unitatea de timp afectează uzura
- Temperatură: Temperaturile mai ridicate accelerează majoritatea mecanismelor de uzură
- Lubrifiere: Lubrifierea adecvată reduce dramatic uzura
Proprietățile materialelor
- Duritate: Materialele mai dure rezistă mai bine la uzura abrazivă
- Rezistență: Rezistă la uzura adezivului și la impact
- Compatibilitate: Materialele diferite se uzează mai puțin decât materialele identice
- Finisaj suprafață: Suprafețele mai netede se uzează adesea mai lent (frecare mai mică)
Factorii de mediu
- Nivel de contaminare (praf, particule)
- Umiditate și agenți corozivi
- Extreme de temperatură
- Prezența materialelor de proces abrazive sau corozive
Detectarea uzurii
Monitorizarea vibrațiilor
- Creștere treptată: Per total vibrații nivelurile cresc lent pe parcursul a lunilor/anilor
- Conținut de înaltă frecvență: Vibrații crescute în bandă largă din cauza rugozității suprafeței
- Efecte de eliminare a substanțelor: Multiplu armonice din jocul crescut
- Specific componentei: Frecvențe de rulment pentru uzura rulmenților; frecvența angrenajului pentru uzura angrenajelor
Analiza uleiului
- Numărarea particulelor: Creșterea concentrației de particule indică uzură activă
- Analiză spectrografică: Compoziția elementară identifică sursele de uzură (fierul din angrenaje, cuprul din rulmenți etc.)
- Ferografie: Morfologia particulelor distinge tipurile de uzură (tăiere, frecare, oboseală)
- În tendințe: Rata de creștere indică severitatea uzurii
Măsurare dimensională
- Măsurători de joc (joc al rulmentului, joc al angrenajului)
- Măsurători ale diametrului arborelui la fusurile lagărelor
- Măsurarea grosimii dinților angrenajului
- Comparați cu noile dimensiuni și limite de uzură
Monitorizarea temperaturii
- Creșterea frecării cauzate de uzură crește temperatura
- Tendința temperaturii rulmentului sau a angrenajului
- Schimbările bruște indică o tranziție către o uzură severă
Prevenire și control
Lubrifiere
- Cea mai eficientă metodă de prevenire a uzurii
- Separați suprafețele cu o peliculă lubrifiantă
- Folosiți vâscozitatea corectă pentru condiții
- Mențineți curățenia
- Înlocuirea regulată a lubrifiantului
Controlul contaminării
- Etanșare eficientă pentru excluderea particulelor abrazive
- Filtrare în sistemele de lubrifiere circulantă
- Practici curate de asamblare și întreținere
- Protecția mediului (carcase, capace)
Selecția materialelor
- Folosiți materiale rezistente la uzură pentru aplicații cu uzură ridicată
- Tratamente de suprafață (călire, acoperiri, nitrurare)
- Compatibilitatea materialelor (evitați materiale identice în contactul glisant)
- Suprafețe de uzură sacrificiale, ușor de înlocuit
Optimizarea designului
- Minimizați presiunile de contact printr-o suprafață adecvată
- Reduceți alunecarea (folosiți contactul prin rostogolire atunci când este posibil)
- Optimizați finisajul suprafeței
- Asigurați o lubrifiere adecvată pe suprafețele de uzură
Uzura mecanică este inevitabilă la toate utilajele cu piese mobile, dar rata acesteia poate fi controlată prin lubrifiere adecvată, controlul contaminării, materiale adecvate și un design bun. Monitorizarea progresiei uzurii prin analiza vibrațiilor, analiza uleiului și măsurători dimensionale permite strategii de întreținere predictivă care înlocuiesc componentele uzate înainte de defectare, optimizând atât fiabilitatea echipamentelor, cât și costurile de întreținere.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 