22 października 2021


Wytwarzane maszyny w coraz większym stopniu wymagają niezawodności i trwałości, czyli wysokiej jakości użytkowej, która zależy m. in. od nowoczesności rozwiązania konstrukcyjnego, rodzaju zastosowanych materiałów i przyjętej technologii, a ogólniej od jakości technologicznej poszczególnych części, z których składa się maszyna.

Kazimierz Czechowski, Waldemar Polowski, Janusz Wszołek - IZTW

Jedną z głównych cech jakości technologicznej części maszyn jest ich odporność na zużywanie się, która najczęściej determinowana jest właściwościami ich warstwy wierzchniej. Zgodnie z PN-M-04250:1987 warstwa wierzchnia to ta część materiału przylegająca do powierzchni wraz z powierzchnią, której właściwości fizyczne różnią się od reszty materiału nazywanego rdzeniem. Do definicji tej można dodać, że warstwa wierzchnia może niekiedy różnić się od rdzenia również właściwościami chemicznymi. Warstwa wierzchnia może być scharakteryzowana poprzez mierzalne i niemierzalne jej właściwości; najczęściej określa się za pomocą profilometru strukturę geometryczną powierzchni (z uwzględnieniem zarówno nierówności powierzchni, jak i jej udziału nośnego), przeprowadza się za pomocą mikroskopów świetlnego i elektronowego obserwacje makro i mikrostruktury powierzchni oraz warstwy wierzchniej na zgładach poprzecznych lub skośnych, dokonuje się pomiaru rozkładu twardości i naprężeń własnych w zależności od odległości od powierzchni itd.
Części maszyn współpracujące w połączeniach ruchowych i podlegające obciążeniom powierzchniowym ulegają naturalnemu zużyciu, najczęściej ściernemu, dopiero po dłuższym czasie użytkowania. Nieodpowiednie właściwości warstwy wierzchniej mogą być przyczyną przyspieszenia procesu zużywania się części maszyn powodującego awarie i w konsekwencji wycofanie maszyny z dalszej eksploatacji. Najczęstszą przyczyną awarii jest zużycie ścierne i zmęczeniowe, a dopiero w dalszej kolejności inne rodzaje zużycia, np. na skutek przekroczenia wytrzymałości na obciążenia doraźne, zużycie w wyniku korozji itp.
Odpowiednie właściwości warstwy wierzchniej części maszyn kształtowane są najczęściej w procesach obróbki mechanicznej, często poprzedzonej obróbką cieplną lub cieplno-chemiczną. Nie wnikając w niniejszym artykule w bardzo złożone procesy tarcia i zużywania, zależne od wielu różnych czynników, ogólnie można stwierdzić, że istotny wpływ na odporność na zużywanie się współpracujących części maszyn mają m.in. chropowatość ich powierzchni (im mniejsza tym lepiej) oraz twardość w warstwie wierzchniej (lepsza większa); przy tym ze względów ekonomicznych stosowanie odpowiednio dużej gładkości i twardości powinno być uzasadnione wymaganiami technicznymi.

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 6 (21) czerwiec 2009