DETERMINAREA SI MASURAREA UZURII MOTOARELOR CU ARDERE INTERNA

DETERMINAREA SI MASURAREA UZURII MOTOARELOR CU ARDERE INTERNA UZAREA SI TIPURILE DE UZURI CE APAR IN FUNCTIONAREAMOTOARELOR CU ARDERE INTERNAPrin proces de uzare, se intelege orice pierdere de material de pe suprafetele solide in frecare, avand ca urmare modificarea dimensiunilor, a formei geometrice si a jocurilor. Acest proces apare ca un fenomen complex, datorat unor cauze diverse si este determinat de un numar mare de factori si conditii (proprietatile mecanice, particularitatile micro sau macrogeometrice ale suprafetelor, parametrii functionali, calitatea ungerii, lubrifiantii folositi).Oricat de ingrijit ar fi prelucrate suprafetele de contact a doua piese aflate in miscare relativa una fata de cealalta, la nivelul acestor suprafete apar forte de frecare. Dupa cum intre suprafetele in miscare exista sau nu substante de ungere, frecarea poate fi: uscata, semifluida si fluida.

Frecarea uscata apare n cazul n care contactul dintre piese este direct, nemijlocit, fara existenta unui film de lubrifiant, fara oxizi, praf sau apaIn cazul unui motor oprit ,din cauza sarcinii de pe arbore, lubrifiantul este indepartat dintre cele doua suprafete ale fusului si ale cuzinetului, contactul facandu-se direct pe varful asperitatilor suprafetelor respective, ramanand o cantitate foarte mica de lubrifiant in golurile dintre asperitati. Astfel, la pornire, avem de-a face cu frecarea uscataFrecarea semifluida este un fenomen ce apare la limita frecarii fluide, atunci cnd stratul gros de fluid se rupe si se reface succesiv.(poate sa apara ca urmare a ungerii defectuoase sau insuficiente,) La pornirea si oprirea motorului , datorita vitezei prea mici ale arborelui, nu se poate introduce stratul de ulei necesar intre cele doua suprafete in miscare relativa.- La viteze de rotatie mici, arborele incepe sa transporte sub el lubrifiant, care, avand forma de pana si o oarecare presiune, incepe sa se ridice ; in acest caz, frecarea va fi semifluida)In mod normal, la functionarea de regim a motoarelor se producefrecarea fluida, frecare ce se poate mentine cand : intre suprafete se realizeaza deplasari cu viteze mari, suprafetele sunt supuse unei apasari mijlocii si sunt alimentate in mod continuu cu lubrifianti.

Procesul de frecare dintre suprafetele in contact ale pieselor componente ale motoarelor are ca efect pierderea de energie manifestata prin caldura produsa siuzarea fizica, rezultat al desprinderii de material si al modificarii starii initiale a acestor suprafete.Uzura fizica conduce la modificarea dimensiunilor si a formei geometrice a suprafetelor pieselor in contact. In anumite conditii de temperatura pot interveni simultan si modificari structurale ale straturilor superficiale.

1.Uzarea de adeziune Se produce prin sudarea i ruperea punilor de sudare ntre microzonele de contact, caracterizndu-se printr-un coeficient de frecare ridicat i o valoare mare a intensitii uzrii.O consecin a uzrii de adeziune este griparea, care apare la sarcini mari n lipsa lubrifiantului sau la strpungerea peliculei n urma unor temperaturi locale ridicate( de exemplu n perioada de rodaj). Sub aciunea sarcinii, suprafeele se apropie la o distan de interaciune atomic. Adeziunile, microjonciunile puternice ce se creeaz, nu mai pot fi forfecate i deplasarea relativ ntre suprafee nceteaz.

Gripajul poate avea diferite forme, n funcie de temperatura la care se produce. Astfel:griparea la temperaturi joase (griparea atermic) este caracteristic unor viteze reduse de deplasare; apar deformaii plastice ale stratului superficial al suprafeei de frecare . Aceast form se caracterizeaz prin valori mari ale coeficienilor de frecare i fenomenul are o evoluie rapid.griparea la temperaturi nalte (griparea termic) este caracteristic unor viteze mari i apare ca urmare a energiei termice acumulate n zona de contact; coeficientul de frecare este mai mic (0,20,5), iar viteza uzrii mai redus. Apariia gripajului poate fi produsa de un rodaj necorespunztor, jocuri prea mici ntre suprafee sau de suprafee superfinisate, lipsite de posibilitatea crerii micropungilor de ulei, utilizarea unui lubrifiant neindicat, depirea unor parametri funcionali (sarcin, vitez etc.),

2.Uzarea de obosealSe produce n urma unor solicitri ciclice a suprafeelor n contact, urmate de deformaii plastice n reeaua atomic a stratului superficial, de fisuri, ciupituri sau exfolieri. n general. aceste uzri apar sub form de desprinderi de particule din material, lsnd urme caracteristice fiecrui gen de asemenea uzare. Uzrile de oboseal sunt:pittingul, uzarea prin exfoliere i uzarea prin cavitaie.Pittingul este o form a uzrii de oboseal a suprafeelor cu contacte punctiforme (de exemplu, cile de rulare a lagrelor de rostogolire) sau liniare (de exemplu, flancurile roilor dinate) i se recunoate sub forma caracteristic de gropie sau ciupituri (diferite de cele de adeziune provocate prin smulgeri).

Uzarea prin exfoliere (cojire) este caracterizat prin desprinderea de mici particule metalice, care se produce la materiale metalice plastice, cnd este depit rezistena la forfecare, n zonele de contact cu frecri concentrate. Uzarea prin cavitaie este definit ca fiind un proces de distrugere a suprafeei (i deplasare de material sub form de mici particule) produs de mediul lichid sau gazos n contact cu metalul, fr prezena celei de a doua suprafee de frecare ca n celelalte forme de uzare. Se mai numete i eroziune de cavitaie sau coroziune de cavitaie

3.Uzarea de abraziuneEste provocat de prezena particulelor dure ntre suprafeele n contact sau de asperiti mai dure ale uneia dintre suprafeele de contact. Aceast uzare este uor de recunoscut prin urmele lsate de microachiere, ea accelernd uzarea prin coroziune.Particulele dure pot proveni de la forfecarea prealabil a unor contacte (uzare de adeziune), desprinderi de poriuni din stratul de suprafa mai dur, prin desprinderea i evacuarea materialului unor ciupituri etc., precum i prin produsele metalice ale altor uzri.Rezultatele cantitative ale uzrii abrazive sunt dependente de:natura cuplului de materiale, n sensul c o duritate mai mare a suprafeei opune o rezisten sporit aciunii de rodare i, dimpotriv, materialele plastice permit mplntarea particulelor dure n ele; natura abrazivului, dimensiunile i forma lor; condiiile funcionale.

4.Uzarea de coroziuneConstituie deteriorarea suprafeei de frecare i deci pierderea de material, de greutate, datorit aciunii simultane sau succesive a factorilor chimici agresivi din componena mediului respectiv i a solicitrilor mecanice. Mecanismul uzriide coroziune presupune corelarea a dou efecte de coroziune: coroziunea chimic i coroziunea mecanochimic.Coroziunea chimic este o aciune chimic continu a mediului ambiant asupra suprafeelor elementelor componente ale mainii, utilajului sau instalaiei.. Ca forme de coroziune chimice se disting:Ruginirea, care este o coroziune electrochimic a fierului ce se datoreaz aciunii combinate a oxigenului i apei i poate s apar n aer la temperatur normal.Coroziunea n mediu lubrifiant, de natur electrochimic, apare n cazul prezenei n lubrifiani a unor mici cantiti de ap care, n contact cu suprafaa, formeaz microcelule electroliticeCoroziunea mecanochimic (tribochimic) se refer la modificrile suferite de suprafaa de frecare n timpul funcionrii

Etapele fenomenului de uzareetapa I, corespunztoare perioadei de rodaj, n care uzarea crete cu viteza relativ mare; spre sfritul perioadei de rodaj viteza de uzare devine constant; etapa II, corespunztoare perioadei de funcionare normal, n care piesele se uzeaz lent, aproape uniform, n limite care nc asigur respectarea condiiilor impuse; etapa III, cu pant foarte mare, pe care uzarea crete aproape instantaneu i care corespunde perioadei uzrii totale sau catastrofale; abaterile de la dimensiuni, de form i jocurile devenind att de mari, nct cuplul de piese sau chir maina sunt n pericol.

Controlul uzarii1.Metodele chimicede determinare a continutului de metal in lubrifiant, care pot fi completate cu analiza spectroscopica pentru identificarea materialelor respective; sunt metode foarte precise dar care cer un anumit timp si aparatura adecvata;2.Metodele micrometricecare permit masurarea dimensiunilor pieselor cu instrumente curente( sublere de exterior, micrometre etc.) dupa un anumit timp de functionare. Aceasta metoda impune demontarea pieselor;3.Metodele cu amprentecreeaza posibilitatea de a cunoaste evolutia uzarii prin intermediul masurarii periodice a reducerii dimensiunilor unor amprente imprimate initial pe suprafata de frecare cu un anumit poanson( bila, piramida etc.). Din aceasta categorie face parte si amprenta in forma de semiluna( fig.1.3.), produsa prin zgarierea suprafetei 1 cu un corp 2 din carbura de wolfram sau de titan, in forma de piramida triunghiulara. Metoda are avantajul de a nu deforma suprafata prin denivelari create de deformarea plastica a materialului in jurul urmei, dupa extragerea penetratorului. Aceste metode necesita aparatura optica de citire;

MOTORUL CU ARDERE INTERNAANEXASchema de principiu a unuimotor cu ardere interna in patru timpi

1bloc motor; 2chiulas; 3 garnitur de chiulas; 4 capacul chiulasei; 5garnitura capacului chiulasei;

Blocul motor - defectiuniacu chiulas; b cu chiulas individual; 1 capacul frontal; 2garniture chiulasei comune; 3chiulasa; 4capacul chiulasei; 5cmaa de cilindru; 6 inel de etanare; 7 blocul cilindrilor; 8garnitura chiulasei individuale; 9chiulasa individual; 10 garnitura capacului; 11capacul chiulasei; 12urubul de fixare a capacului;13 urub de fixare a chiulase

1.Deformarea sau corodarea suprafeei de asamblare a blocului cu chiulasa.2. Fisuri, crpturi sau spargeri de diferite forme i mrimi pe suprafeele laterale 3. Uzura gurilor filetate pentru prezoane sau uruburi 4. Prezoanele rupte n bloc 5. Locuurile cuzineilor pentru lagrele paliere uzate sau deformate6. Lagrele arborelui cu came uzate7. Locaurile tacheilor uzate Chiulasa - defectiunia rcire cu ap; 1 caviti pentru camera de ardere ; 2 cavitate pentru termostat; 3 cavitate pentru traductorul termometrului de ap; 4 suprafaa inferioar plan; 5 orificii pentru prezoane; 6 orificii filetate; 7 orificii pentru colectorul de admisie;8 orificii pentru colectorul de evacuare; 9 ghid supap; 10 injector; 11 suprafee laterale; 12 scaun supap; b rcire cuap; 13 loca bujie; 14 aripioare rcite cu aer

Fisuri, crpturi pe suprafaa exterioarScurgeri de ap prin orificiile de trecere a prezoanelor deprindereDeformarea suprafeei de aezare pe blocul motoruluiUzura suprafeelorinterioare aghidurilorsupapelor de admisie i evacuareUzura locaurilorghidurilorsupapelor de admisie i evacuareCiupituri, uzuri sau sufluri pe suprafaa de aezare a supapei de admisie sau de evacuareCiupituri, rizuri sau uzura suprafeei de aezare a injectorului

Cilindru motor - defectiuniacilindri inamovibili (turnai direct nbloc); bcmaa de cilindru (umed);c cmaa de cilindru uscat; d cilindru cu aripioare pentru motor rcit cu aer (n doi timpi): 1bloc motor; 2camera de rcire; 3 cmaa de cilindru; 4 Inele de cauciuc; 5guler de sprijin; 6aripioare de rcire; 7 parteaactiva cilindrului; 8fant baleiaj; 9 canal baleiaj; 10fant evacuare;11 prezoane fixare chiulas;12 bloc motor

Deformarea cilindruluiUzura oglinzii (suprafata interioara) cilindruluiuzura corosivauzura abrazivauzura adeziva

Organele mobile ale mecanismului motor - defectiuni1piston; 2segmeni;3bolul pistonului; 4 biel; 5 Semicuzineii lagrelor de biel;6 arborele cotit; 8volantul; 9amortizoruloscilaiilor

Piston - defectiuni

Uzarea pistonului(uzarea adeziva, uzarea abraziva, uzarea de contact si uzarea prin oboseala.) Griparea pistoanelorCocsarea segmenilor Ruperea segmenilor Biela -defectiuniDefiletarea parial a uruburilor de fixare a capacului de bielRuperea bieleincovoierea sau torsionarea bileiGriparea sau topirea cuzineilor din lagre

Arbore cotit - defectiuni1-capatul anterior, 2-fusurile paliere (de sprijin), 3-fusurile manetoane (de biela), 4-bratele manetoane (de biela), 5-contragreutatile (masele de echilibrare), 6-capatul posterior, 7-flansa de fixare a volantei, 8-canal de pana, 9-locasul arborelui primar al cutiei de viteze, 10-racul de pornire

Ruperea arborelui cotit.ncovoierea i rsucireaUzarea fusurilorCanalul de pan uzat Locaul bucei arborelui primar uzatBtaia frontal a flaneiSemicuzineti exfoliati