Analiza Grupului Cilindru-Piston

Uzarea este procesul fizic (a uza-uzare), iar uzura este produsul, rezultatul uzarii. Suprafata pieselor mecanice, indiferent de procesul de prelucrare si finisare, prezinta numeroase asperitati, care devin vizibile sub microscop. Cand doua asemenea suprafete A si B aluneca una spre cealalta (figura 4.1 [15]), asperitatile lor vin in contact unele cu altele, ducand la incalzirea si la aparitia fenomenului de uzare.

La interpunerea unui lubrifiant intre cele doua suprafete, ele pot fi mentinute la o anumita distanta, dar, datorita sarcinilor si vitezelor lor variate, unele din asperitati pot ajunge in contact direct.

Metalele, cu exceptia celor ce lucreaza in vid sau in atmosfera de gaz inert, se acopera cu un strat subtire de oxid, care contribuie la reducerea uzarii. Daca tangenta a doua asperitati aflate in contact direct este mai mica de 1 grad, apar deformatii plastic. Stratul de oxid poate fi inlaturat in acest caz, dar se reface imediat impiedicand astfel aparitia uzarii. In acest caz, stratul de oxid actioneaza la inceput ca un film de EP (extreme pressure). Daca insa panta asperitatilor in contact depaseste 1 grad si asperitatile sunt bine reliefate, ele vor intra in coliziune, vor distruge filmul de oxid, se vor suda instantaneu intre ele si apoi se vor rupe. Este putin probabil ca ruptura asperitatilor sa aiba loc de-a latul sudurii, atata timp cat majoritatea metalelor sunt mai putin rezistente decat sudura. De aceea, particulele de metal se desprind de pe una din suprafete, adaugandu-se celeilalte. Acest fenomen mareste efectiv asperitatile celor doua suprafete care vor intra ulterior in contact si vor provoca noi ruperi. Prin indepartarea succesiva a metalului de pe suprafata pieselor in contact apare uzura. In cazurile extreme de coliziune a asperitatilor si de degajare de caldura poate sa apara distrugerea celor doua suprafete. In conditiile unei ungeri hidrodinamice, grosimea normala a filmului de ulei este cuprinsa intre 0,01 si 0,0001 mm. Filmul de ulei poate avea grosimea de 10-6 mm in cazul suprafetelor bine finisate, cum sunt cele ale rotilor dintate sau ale lagarelor de rostogolire. Grosimea stratului de oxid la cele mai multe suprafete din otel ale lagarelor de rostogolire este de aproximativ 10-8 mm.

Ungerea lagarelor de alunecare, a lagarelor de rostogolire si a angrenajelor care efectueaza miscare de rotatie, precum si a pistoanelor si cilindrilor in miscare de translatie, pune problem deosebite.

Cauzele uzarii

Uzarea pieselor metalice se datoreaza, in special, proceselor de coroziune, de abraziune si de adeziune. La uzura unor piese, cum sunt cuzinetii camele si tachetii motoarelor sau angrenajelor, poate interveni fenomenul de oboseala.

Uzarea corosiva

Uzarea corosiva constituie cauza principala a uzurii motoarelor, in special a celor care folosesc combustibili cu continut mare de sulf. Uzarea cea mai grava se datoreaza coroziunii de tip umed, cand este prezenta apa. Apa provine din sistemul respectiv in faza dispersata (cum este cea condensata din gazele de ardere scapate in carter) sau din umezeala atmosferica. Coroziunea care apare in aceste cazuri este de natura electrochimica si consta in formarea unor pile galvanice pe suprafata metalelor (fig 4.2 [15]).

Potrivit acestui mecanism, atomii de fier de la anod pierd cei doi electroni (e) de pe ultima lor orbita si devin cationi:

(4.1) [15]

In acelasi timp la catod, printr-o reactie de reducere a oxigenului dizolvat in pelicula de apa de pe suprafata metalului, se formeaza anioni de hidroxil:

(4.2) [15]

Ionii de fier se combina cu cei de hidroxil si formeaza hidroxilul de fier care precipita formand astfel rugina. In solutiile acide diluate insa reducerea catodica a ionilor de hidrogen se face cu degajarea hidrogenului din zona catodului:

(4.3) [15]

Reactia de fier si acidul sulfuric poate fi reprezentata prin ecuatia:

(4.4) [15]

Pentru aparitia coroziunii electrochimice trebuie sa existe:

-o diferenta de potential intre anod si catod;