Cercetari Teoretice și Experimentale asupra Tehnologiilor de Acoperire în Scopul Creșterii Durabilității Pieselor din Construcția de Mașini

1. INTRODUCERE

În ultimii ani ne confruntăm cu o creştere spectaculoasă în aplicarea industrială a metodelor de acoperire, diversificarea metodelor şi tehnologiilor de depunere. Alături de tehnologiile tradiţionale de obţinere a acoperirilor se remarcă dezvoltarea, perfecţionarea şi extinderea unor tehnici moderne de depunere, prin metode fizice si ficico-chimice care asigura aderenta, compozitie si structura imposibil de realizat prin alte metode. Exista la ora actuala o mare varietate de procedee de obtinere a acoperirilor. Tehnologiile de acoperire sunt realizate pentru unul sau mai multe din urmatoarele motive: protectie anticoroziva; in scop decorativ si sanitar; pentru identificare, pentru durificare; imbunatatirea caracteristicilor de frecare (cuprare, acoperirea cu mase plastice etc); cresterea rezistentei la oboseala; obtinerea unor proprietati izolatoare, amortizare radiatii, reflectaritate, tensiuni superficiale de compresiune etc.

Conceptul de durabilitate, larg utilizat în tehnica, este privit diferit de specialiştii apartinând diferitelor domenii de activitate. Notiunea reprezinta o masura de viata a unui produs, în anumite conditii date fiind o trasatura temporala a calitatii unui anumit produs. Durabilitatea poate fi definita ca starea sau calitatea de a fi durabil, puterea de a functiona timp îndelungat sau mereu, capacitatea de a rezista actiunii diferitelor sarcini, variatilor factori sau influente care tind sa modifice, sa erodeze sau produca degradarea.

Cresterea durabilitatii pieselor se poate face prin:

- cresterea duritatii materialului prin:

- tratamente termice;

- tratamente termochimice;

- eruisaj;

- acoperiri cu materiale mai dure;

- micsorarea coeficientului de frecare prin: - acoperiri cu lubrifianti;

- imbunatatirea formei geometrice.

Printre cei mai importanti factori de distrugere a unui produs (figura 1) se pot enumera:

- forma piesei;

- dimensiunile acesteia;

- tipul solicitarii;

- starea suprafetei;

- temperatura;

- mediul in care are loc functionarea;

- durata de functionare.

Fig. 1. Factorii care influenteaza durabilitatea unui produs

2. LUBRIFIANTI SOLIZI

2.1. Materiale utilizate ca lubrifianti solizi

Grafitul si disulfatul de molibden (MoS2) sunt materialele cel mai des utiliziate ca lubrifianti solizi. Sub forma de pudra uscata aceste materiale sunt aditivi lubrifianti datorita structurii lor lamelare. Lamele sunt orientate paralel la suprafata pe directia miscarii.

Grafitul este structural compus din planuri de atomi policiclici care sunt hexagonali in orientare. Distanta atomilor de carbon intre planuri este mare si de aceea legatura este slaba. Grafitul este convenabil intr-o atmosfera normala. Vaporii de apa sunt o componenta necesara lubrifierii cu grafit. Absorbtia apei reduce energia de legatura dintre planurile hexagonale ale grafitului la un nivel mai scazut decat energia de adeziune dintre substrat si grafit. Deoarece vaporii de apa sunt o cerinta pentru lubrifiere, grafitul nu este eficient in vacuum. Intr-o atmosfera oxidanta grafitul este eficient la temperaturi pana la 450 °C continuu dar pot suporta si temperaturi mai ridicate. Conductivitatea termica in general este scazuta, aproximativ 1,3 W/ mK la 40 °C. Grafitul este caracterizat de doua mari grupe: natural si sintetic. Grafitul sintetic este un produs sinterizat la o temperatura inalta si este caracterizat de puritatea ridicata a carbonului (99,5 ÷ 99,9 %). Grafitul sintetic se poate apropia de calitatile bune de lubrifiere ale grafitului natural. Grafitul natural este un derivat minier. Calitatea grafitului natural variaza in functie de calitatea minereului si procesarii postminiere a minereului. Produsul final este grafitul cu un continut de: carbon, sulfuri, SiO2 si cenusa. Cu cat continutul de carbon si gradul de grafitizare este mai mare cu atat mai buna este lubrifierea si rezistenta la oxidare. In cazul in care se cere doar o lubrifiere scazuta si mai mult o acoperire termica izolata, atunci va fi ales grafitul amorf (80 %).