Deteriorari in tribosisteme

Minodora RÎPĂ
Lorena DELEANU
DETERIORĂRI
ÎN
TRIBOSISTEME
Editura Zigotto, Galaţi
2008

Editura Zigotto Galaţi
Str. Libertăţii, nr. 66
Tel-Fax: 0236 468269
Copywhright ©Editura ZIGOTTO GALAŢI
Toate drepturile asupra acestei ediţii sunt rezervate editurii
Referenţi ştiinţifici
Prof. dr. ing. Ioan ŞTEFĂNESCU
Prof. dr. ing. Gabriel ANDREI
Universitatea „Dunărea de Jos” din Galaţi
Descrierea CIP a Bibliotecii Naţionale a României
RÎPĂ, MINODORA
Deteriorări în tribosisteme / Minodora Rîpă, Lorena
Deleanu, Galaţi, Editura Zigotto, 2008
Bibliogr.
ISBN 978-973-1724-65-2
I. Rîpă, Minodora
II. Deleanu, Lorena
621.89
ISBN 978-973-1724-65-2

Prefaţă
Vă propunem o lucrare în care sunt analizate şi explicate deteriorări în
tribosisteme. Considerăm că va fi un instrument util în identificarea distrugerilor
superficiale şi mai ales în elaborarea unor soluţii pentru creşterea durabilităţii
sistemelor tehnice.
Lucrarea se adresează absolvenţilor facultăţilor tehnice (în special inginerie
mecanică), care sunt implicaţi în cercetare (testarea materialelor), în proiectarea
sistemelor, în activitatea de mentenanţă şi celor care se ocupă cu activităţi de audit
tehnic şi de expertiză tehnică.
Sinteza aceasta se bazează pe analiza unei documentaţii bogate, mai ales de
limbă engleză, pe studiile şi cercetările experimentale efectuate de autoare în
domeniul tribologiei şi testării materialelor, pe cercetarea contractuală cu
organizaţii industriale.
Vă propunem o carte cu foarte puţine relaţii, dar multe fotografii şi schiţe,
fiind realizată aşa în scopul utilizării ei ca un instrument de comparaţie şi
înţelegere a distrugerilor în tribosisteme.
Capitolul 1 este o prezentare a problematicii fiabilităţii în strânsă legătură cu
deteriorările din tribosisteme, o succesiune de definiţii necesare în evaluarea
acestora, încheiată cu o recomandare asupra modului de analiză a deteriorărilor.
Pe baza documentaţiei ce include lucrări renumite în tribologie, publicate în
edituri recunoscute şi în reviste de prestigiu (Wear, International Tribology,
Tribology Letters etc.), acoperind cronologic, aproximtiv patru decenii de cercetare
în domeniu, Capitolul 2 prezintă detaliat procesele şi mecanismele de deteriorare
caracteristice triboelementelor solide. Trebuie subliniată importanţa realizărilor în
domeniul investigaţiei nedistructive, care a reuşit să „dezvăluie” ce se întâmplă în
materiale, la nivel macro şi nano, să ofere aparatură care să ajute la studierea
proceselor de deteriorare în intimitatea lor, să le particularizeze – este vorba despre
microscopia optică de înaltă rezoluţie, de microscopia cu baleiaj electronic,

spectrometrie şi difractometrie cu radiaţie X, microscopia de forţă atomică şi
profilometria 3D etc.).
Următoarele trei capitole prezintă analize, explicaţii, posibile scenarii de
deteriorări tribologice dar şi unele recomandări pentru familii importante de
elemente de maşini: lagăre de alunecare, lagăre de rostogolire şi angrenaje cu roţi
dinţate.
Dacă atunci când va trebui să luaţi o decizie referitoare la o soluţie de
proiectare, de mentenanţă, sau va trebui să daţi diagnosticaţi o defectare, sau
pentru selectarea unui material şi optimizarea unui sistem tehnic, consultă cartea
sau CD-ul ataşat, considerăm că eforul nostru pentru elaborarea acestei lucrări a
fost util.
În final dorim să mulţumim colegilor noştri, din catedra de Organe de
Maşini a Universităţii „Dunărea de Jos” dar şi universitarilor din ţară care au
lucrări în tribologie, universităţii noastre pentru accesul la bazele de date
internaţionale.
Dacă aveţi comentarii sau idei asupra materialului prezentat, dacă sunteţi în
faţa unei situaţii care este mai greu de încadrat, după consultarea acestei lucrări, nu
ezitaţi să ne contactaţi:
minodora.ripa@ugal.ro
lorena.deleanu@ugal.ro
Minodora Rîpă
Lorena Deleanu

Cuprins
Cuprins ……………………………………………………………………………………….
Prefaţă ....................................................................................................................................... 3
Cap. 1. Deterirorări, uzură şi fiabilitate ............................................................................. 5
1.1. Introducere ................................................................................................................... 5
1.2. Definiţii ......................................................................................................................... 5
1.3. Fialibitate şi uzură ....................................................................................................... 10
1.4. Parametrii caracteristici ai uzurii ............................................................................. 14
1.4.1. Date de uzură măsurate direct ……………………………………………... 15
1.4.2. Date de uzură măsurate indirect .................................................................... 15
1.5. Materiale în aplicaţii tribologice ............................................................................... 16
1.6. Analiza deteriorărilor tribologice ............................................................................. 20
Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme .................................................................... 22
2.1. Introducere ................................................................................................................... 22
2.2. Deteriorări prin oboseală şi uzură ............................................................................ 24
2.3. Uzura de adeziune ...................................................................................................... 27
2.4. Uzura abrazivă ............................................................................................................ 45
2.5. Deteriorarea prin oboseală superficială.................................................................... 66
2.5.1. Generalităţi ........................................................................................................ 66
2.5.2. Oboseala mecanică în volum .......................................................................... 66
2.5.3. Oboseala de contact ......................................................................................... 68
2.5.4. Cavitaţia – un proces de oboseală şi uzură .................................................. 77
2.5.5. Oboseala termică .............................................................................................. 83
2.5.6. Oboseala de impact ......................................................................................... 87
2.5.7. Oboseala cu fluaj .............................................................................................. 94
2.5.8. Mecanisme secundare de deteriorare prin oboseală ................................... 94
2.5.9. Fretting-ul – un proces de oboseală şi uzură ................................................ 96
2.5.10. Oboseala corosivă .......................................................................................... 102
2.6. Forme particulare sau combinate de uzură ............................................................. 106
2.7. Studiu de caz. Uzura compozitelor cu matrice polimerică ................................... 107
Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare ....................................................................... 118
3.1. Introducere ................................................................................................................... 118
3.2. Privire generală asupra deteriorărilor în lagăre de alunecare .............................. 119
3.3. Materiale pentru lagăre de alunecare ....................................................................... 121
3.4. Procese de deteriorare a lagărelor de alunecare ..................................................... 124
3.4.1. Oboseala superficială ......................................................................................... 124
3.4.2. Uzura abrazivă în lagăre de alunecare ............................................................ 127
3.4.3. Eroziunea în lagăre de alunecare ...................................................................... 131
3.4.4. Uzura de cavitaţie ............................................................................................... 132
3.4.5. Fretting-ul în lagăre de alunecare .................................................................... 135
3.4.6. Uzura chimică şi tribocoroziunea ..................................................................... 136
3.4.7. Distrugeri superficiale la trecerea curentului electric .................................... 139
3.4.8. Oboseala şi uzura termică .................................................................................. 142
i

ii
Cuprins
3.5. Cauze de deteriorare a lagărelor de alunecare ....................................................... 145
3.5.1. Deteriorarea normală ......................................................................................... 146
3.5.2. Distrugerea lagărelor din cauza lubrifierii ...................................................... 147
3.5.3. Deteriorări la pornire .......................................................................................... 149
3.5.4 Contaminare cu particule solide ........................................................................ 151
3.5.5. Greşeli în exploatare ........................................................................................... 153
3.5.6. Greşeli de montaj ................................................................................................ 154
3.5.7. Greşeli de proiectare ........................................................................................... 155
Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor .......................................................................................... 156
4.1. Consideraţii privind distrugerea rulmenţilor ......................................................... 156
4.2. O concisă prezentare a materialelor de rulmenţi ................................................... 158
4.3. Criterii de clasificare a deteriorărilor în rulmenţi .................................................. 163
4.4. Distrugerea prin oboseală a rulmenţilor .................................................................. 165
4.5 Uzura de aderenţă în rulmenţi ................................................................................... 176
4.6. Supraîncălzirea ............................................................................................................ 180
4.7. Uzură abrazivă în rulmenţi ........................................................................................ 183
4.8. Deformări plastice ...................................................................................................... 185
4.9. Coroziunea şi tribocoroziunea .................................................................................. 186
4.10. Fretting-ul în rulmenţi ............................................................................................. 191
4.11. Deteriorarea în câmp electric ................................................................................... 197
4.12. Cauze ale deteriorărilor rulmenţilor …………………………………………….. 201
4.12.1. Deteriorări din cauze tehnologice ………………………………………….. 201
4.12.2. Erori de proiectare …………………………………………………………… 201
4.12.3. Deteriorări la depozitare şi transport ……………………………………..... 202
4.12.4. Montajul incorect …………………………………………………………….. 203
4.12.5. Deteriorări în exploatare …………………………………………………….. 207
4.12.6. Lubrifiere neadecvată ....................................................................................... 210
4.12.7. Jocul intern în rulmenţi .................................................................................... 214
4.12.8. Contaminarea .................................................................................................... 216
Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor ........................................................................................ 224
5.1. Introducere ................................................................................................................... 224
5.2. Principii de proiectare şi aspecte caracteristice contactului dinţilor în
angrenare ............................................................................................................................. 224
5.3. Procese de deteriorare în angrenaje ......................................................................... 231
5.4 Ruperea dinţilor ........................................................................................................... 234
5.4.1. Rupere la şoc sau la suprasarcină ..................................................................... 234
5.4.2. Deteriorarea prin oboseală de încovoiere …………………………………… 235
5.5. Oboseala superficială la roţi dinţate ………………………………………………. 238
5.6. Uzura abrazivă ……………………………………………………………………… 249
5.7. Uzura adezivă ………………………………………………………………………. 255
5.8. Deformarea plastică a dintelui …………………………………………………….. 261
5.9. Uzură corozivă …...........................................……………………………………..... 263
5.10. Uzură prin cavitaţie şi eroziune ............................................................................. 265
5.11. Uzură termică ………………………………………………………........................ 265
5.12. Uzura angrenajelor melcate ..................................................................................... 266
5.13. Deteriorarea la trecerea curentului electric ........................................................... 268
5.14. Distrugeri din cauze tehnologice ..................................................……………….. 269
Bibliografie …………………………………………………………………………………. 271

1. Deteriorări, uzură şi fiabilitate
1.1. Introducere
Una din tendinţele generale actuale în industrie este dezvoltarea unor sisteme
tehnice integrate, cu un grad înalt de automatizare, putând fi constatată atât
în industriile prelucrătoare cât şi în energetică şi transporturi. Aceste sisteme
moderne devin greu de controlat şi sunt mai vulnerabile la defectări şi avarii, din
cauza multiplelor consecinţe: riscuri privind mediul şi populaţia, pierderi
financiare şi de timp considerabile.
Deteriorările şi distrugerile mecanice ale componentelor unui sistem
integrat şi, în special, cele cauzate de procesele tribologice, deţin o nedorită
majoritate în indisponibilizarea sistemelor respective (Fig. 1.1). Studiile şi
cercetările tribologice joacă un rol determinant în îmbunătăţirea fiabilităţii, atât în
faza de proiectare şi pentru creşterea duratei de viaţă, cât şi în monitorizarea şi
diagnosticarea funcţionării sistemelor complexe [2, 21, 54, 58, 111, 202, 232, 291].
Fig. 1.1. Ponderea deteriorărilor tribologice
1.2. Definiţii
Sistemul tehnic (sau ingineresc) este considerat o combinaţie de elemente
(sau subsisteme) intercondiţionate, capabil să îndeplinească o funcţie specifică
(energetică, tehnologică, de transport, de transmitere a informaţiei etc.); fiecare
element sau subsistem acţionează, reacţionează sau interacţionează conform unui
proiect bazat pe concept, teorii şi calcule.
În funcţie de destinaţie şi modul de folosire sistemele tehnice sunt împărţite
în trei clase:
- sisteme folosite continuu; sunt aproape întotdeauna în stare de funcţionare
(sisteme energetice, instalaţii chimice, nave maritime);
- sisteme folosite periodic; au perioade relativ mari de inactivitate (mijloace
de transport, instalaţii portuare de ridicat etc.);

6
Deteriorări în tribosisteme
- sistemul în impulsuri sau de unică întrebuinţare (folosite o singură dată);
ar trebui să funcţioneze fără deteriorare o perioadă de timp posibil de estimat.
Sistemele fizice sau inginereşti sunt compuse din componente materiale ale
căror proprietăţi, interrelaţii se pot schimba în timp.
După Horbert Wiener (citat în [96]), intrările şi ieşirile sistemelor pot fi
clasificate în trei categorii: materie, energie şi informaţie (Fig. 1.2).
Fig. 1.2. Structura unui sistem
Sistemul poate fi reprezentat printr-o „cutie neagră” (Fig. 1.2). Particularizând,
sistemul mecanic ar putea fi reprezentat ca în Fig. 1.3, în care ponderea parametrilor
de intrare şi de ieşire-utili, a proceselor fizico-mecanice din sistem sunt de
natură fizico-mecanică; procese şi parametri de intrare şi de ieşire de altă natură
(chimice, electrice) însoţesc inevitabil funcţionarea sistemului mecanic, dar de cele
mai multe ori procesele se doresc minimalizate iar parametrii de ieşire sunt în
grupa pierderi (un exemplu este procesul de coroziune şi pierderile cauzate de
acesta).
Fig. 1.3. Sistemul tribo-mecanic
Cum mişcarea şi transformările energiei mecanice sunt incluse într-un
sistem mecanic este dificil de făcut distincţie între un sistem mecanic şi unul
tribologic, de aceea unii specialişti folosesc denumirea de sistem tribo-mecanic şi îl
modelează, ca în Fig. 1.4 [96].

Cap. 1. Deteriorări, uzură şi fiabilitate
7
Fig. 1.4 . Structura unui tribosistem
Din punct de vedere fizic, se disting cinci funcţiuni de bază ale sistemelor
tribomecanice
a) ghidarea, cuplarea şi oprirea mişcării;
b) transmiterea energiei şi puterii;
c) generarea sau reproduerea informaţiilor;
d) transportul materialelor;
e) formarea materialelor.
Factorii care influenţează timpul total de existenţă a sistemului tehnic sunt:
– fiabilitatea – probabilitatea ca sistemul să îndeplinească funcţiile pen-tru
care a fost proiectat un interval de timp determinat, fără defectări; este dată în
primul rând în proiectare, impunându-se ca sistemul să fie utilizat exact pentru
ceea ce a fost proiectat, apoi mai este influenţată de exploatare şi mentenanţă;
– mentenabilitatea – se referă la capacitatea de a menţine un sistem în stare
de funcţionare şi posibilitatea ca acesta să fie reparat şi este condiţionată de
calitatea recondiţionărilor şi pieselor de schimb, de profesionalismul echipelor ce
efectuează reparaţiile, de modul în care sunt utilizate metodele şi resursele
prescrise pentru fiecare nivel;
– suportabilitatea – măsura prin care se asigură satisfacerea necesităţilor de
ordin material şi administrativ, asociată cu repararea echipamentelor defecte,
folosind căi de natură administrativă şi logistică, fiind controlată şi de factori
externi organizaţiei (întârzieri logistice de timp, expertizări externe etc.).
Pentru a aprecia consecinţele deteriorării a unui element sau subsistem,
elementele unui sistem tehnic se pot grupa în:
- elemente, subsisteme a căror defectare/deteriorare nu afectează îndeplinirea
funcţiilor sistemului (deformaţia unor carcase, modificări de culoare a suprafeţelor
exterioare etc);
- elemente a căror deteriorare poate fi compensată prin mentenanţă preventivă
(reglaje), astfel încât să continue îndeplinirea funcţiilor pentru care a fost
proiectat (exemple: dispozitiv pentru întinderea curelelor, sisteme de reglare a
arcurilor, şuruburi de reglare etc.).

8
Deteriorări în tribosisteme
- elemente sau subsisteme a căror deteriorare sau distrugere provoacă defectarea
sau căderea întregului sistem; oprirea neplanificată a sistemului poate avea
consecinţe grave asupra resurselor materiale, umane şi financiare ale organizaţiei.
Exemplele date nu pot fi generalizate: există elemente care pot migra de la o
categorie la alta, poziţionarea lor într-o grupă sau alta depinzând de funcţiile sistemului,
de domeniul de aplicare, de riscul ataşat îndeplinirii lor, de siguranţa în
exploatare etc. Vă propunem următorul scenariu pentru a evidenţia importanţa
analizei deteriorării tribologice a unui element: o manşetă de etanşare dintr-o transmisie
lubrifiată în circuit s-a deteriorat printr-un proces abraziv, antrenând un lanţ
de efecte grave: scurgerea lubrifiantului, griparea unor piese, pierderea semifabricatelor
aflate pe linia tehnologică deservită etc. Preţul manşetei este foarte mic
comparativ cu cel al liniei tehnologice, şi mai ales cu pagubele implicate. O simplă
inspecţie a transmisiei, a zonei etanşării, a cunoaşterii funcţionării sistemului, a
faptului că apar inevitabil produse de uzură în lubrifiant ar fi putut oferi soluţii
(sisteme de captare a impurităţilor solide cum ar filtrele sau/şi magneţii).
Defectarea (căderea) unei piese sau a unui sistem, după SAE Dictionary of
Aerospace Engineering [57], descrie o stare de eşec, şi este:
a) orice pierdere a funcţiei unui sistem sau element component, o pierdere
de putere a sistemului care nu îi mai permite îndeplinirea funcţiilor,
b) evoluţia eronată (nedorită) a sistemului sau a unui element al acestuia
sau pierderea controlului asupra comportării sistemului sau a unui element
al acestuia,
c) orice situaţie în care sistemul evoluează în afara limitelor de toleranţă şi
deci iese din situaţia unei funcţionări normale,
d) o funcţionare sau condiţii caracterizate prin inabiliutatea unui sistem sau
component al acestuia sau subansamblu de a îndeplini scopul pentru care a
fost proiectat sau cea mai severă formă de funcţionare defectuoasă.
Cauza unei defectări este circumstanţa care induce sau activează
mecanismul căderii, de exemplu o lipire defectuoasă, o soluţie nepermisă sau o
greşeală de proiectare, o tehnică de asamblare greşită, o eroare de soft etc., altfel
spus este o anomalie iniţială, susceptibilă de a conduce la modul de defectare [347].
Condiţia căderii poate rezulta din apariţia unui eveniment singular şi
particular sau a unei combinaţii de greşeli corelate între ele, dintr-o altă cădere, din
erori, din cauza condiţiilor de lucru sau de mediu. Cele previzibile sunt
recunoscute pentru impactul asupra siguranţei şi au clasificări de probabilitate
adecvate. O cădere, o dată definită, permite clasificarea funcţiilor sistemului ca
fiind esenţiale, neesenţiale sau critice.
În sens tehnic, distrugerea 1 poate fi orice modificare în rău a unui element
sau sistem, de obicei perceptibilă prin efectele acesteia: zgomot, rupere, întreruperea
funcţionării; puţine sisteme sunt proiectate cu bună ştiinţă să se distrugă în
anumite condiţii, fiind vorba de elemente de siguranţă; se acceptă că distrugerea
este produsă în general de o eroare de proiectare, tehnologică, de exploatare sau
mentenanţă, de operator. De multe ori distrugerea apare în urma unei spirale de
evenimete nedorite, combinaţie succesivă sau simultană a celor enumerate mai sus.
1 Distrugere (din DEX [348], selectiv, cu referire la domeniul tehnic): spargere. stricare.

Cap. 1. Deteriorări, uzură şi fiabilitate
9
Prin deteriorare 2 în sens tehnic se poate înţelege setul de modificări specifice
ale unui element, subsistem sau sistem, rezultat în urma evoluţiei acestora în timp
şi în anumite condiţii, şi considerat nedorit, dezavatajos şi care provoacă scăderea
fiabilităţii şi capabilităţii acestora. Deteriorările pot fi de natură fizică, termică,
mecanică, electrică sau, de cele mai multe ori, combinate. Spre deosebire de
distrugere, deteriorarea este un proces normal într-un sistem tehnic dacă modul şi
evoluţia ei, fiind cunoscute şi estimate, sunt incluse în concepţia şi proiectarea
elementului sau sistemului. Soluţiile de reducere a vitezei de deteriorare se
bazează pe cunoştinţe avansate în domeniul matematicii, fizicii, chimiei şi
tribologiei, pe cercetare experimentală, pe experienţa acumulată în exploatarea
sistemelor tehnice şi sunt luate în considerare încă în faza de proiectare a unui
produs. Un singur exemplu: un rulment este proiectat să funcţioneze la o
durabilitate de bază de 10 6 cicluri, pentru o solicitare anume (capacitate dinamică
de bază), în anumite intervale de temperatură şi turaţie, şi pentru un anumit regim
de ungere (ulei sau unsoare). De fapt această durabilitate de bază, exprimată în
număr de rotaţii sau în interval de timp este foarte apropiată dar mai mică decât
perioada de incubaţie a procesului de deteriorare prin oboseală. Dacă în practică
rulmentul este exploatat cu respectarea condiţiilor enumerate, acesta se va
deteriora normal, procesul de oboseală neputând fi „eliminat”; dacă acelaşi tip de
rulment va funcţiona în alte condiţii, procesul de oboseală poate fi accelerat, iar
rezultatul poate fi o deteriorare a suprafeţelor prin oboseală prematură sau chiar o
distrugere (spargere la şoc sau din alte cauze).
Defectul 3 este considerat orice nonconformanţă a unui element sau sistem
cu cerinţe specificate sau orice abatere de la cerinţele de calitate ale elementului
sau procesului în care este implicat elementul, în afara intervalului specificat care
este suficient de severă pentru a constitui cauza refuzării produsului sau
serviciului în realizarea căruia a fost. După natura consecinţelor, defectele se
grupează în următoarele clase şi pot fi:
- defect critic: orice defect care constituie o condiţie de risc sau nesiguranţă,
sau care, pe baza experienţei şi logicii poate deveni aşa, pentru funcţionarea sau
capabilitatea sistemului, pentru operatori sau mediu;
- defect major: orice defect, altul decât cele convenite sau dovedite critice,
care are drept consecinţă scăderea fiabilităţii, defectarea sistemului şi reducerea
utilizării elementului, subsistemului sau întreg sistemului sau produce abateri ale
proceselor caracteristice sistemului şi/sau ale rezultatelor acestora (rebuturi) de la
standarde sau norme; în general şi defectul major determină oprirea sistemului dar
consecinţele nu sunt atât de grave ca la cel critic;
- defect minor: orice defect care nu reduce funcţionarea elementului sau
sistemului, nu produce întreruperea funcţionării sistemului.
2 Din Dicţionarul explicativ al limbii române [348] cuvântul deteriorare poate însemna în
sens tehnic, degradare, învechire, stricare, uzare, avariere, avarie, uzură, sensuri care pot fi
utilizate şi în tehnică şi poate fi sinomim cu agravare, înrăutăţire.
3 Defect (din DEX [348], selectiv, pentru referire la domeniul tehnic): lipsă, scădere,
imperfecţiune;deranjament, stricăciune care împiedică funcţionarea unei maşini, a unui
aparat; ceea ce nu este conform anumitor reguli stabilite într-un anumit domeniu;
dezavantaj, inconvenien; deficienţă, imperfecţiune, insuficienţă, lacună, anomalie.

10
Deteriorări în tribosisteme
1.3. Fiabilitate şi uzură
În general este admis că pierderile economice prin uzură reprezintă 6...10%
din produsul naţional brut al statelor dezvoltate. Uzura reprezintă 30% din cauzele
avariilor în sistemele mecanice. Importanţa relativă a modurilor de uzură se vede
din Fig. 1.2 [21].
Coroziune de contact
Oboseală termică
Oboseală superficială
Adeziune
Abraziune
0 5 10 15 20 25 30 35
Fig. 1.2. Ponderea diferitelor tipuri de uzură din totalul avariilor datorate uzurii
În Fig. 1.3 sunt comparate două curbe, reprezentative mai ales pentru
tribosistemele de alunecare şi curba tipică a evoluţiei în timp a intensităţii de defectare
λ(T), exprimată ca număr relativ de defectări în unitatea de timp, şi curba
evoluţiei în timp a uzurii, u(T) [202, 211].
(%)
Fig. 1.3. Evoluţia uzurii şi variaţia intensităţii de defectare
Deşi fiabilitatea nu este funcţie numai de uzură, pe ambele curbe sunt distincte
trei zone semnificative, în care deteriorările tribologice şi uzura sunt predominante
[190, 211]:
I - zona de defectare timpurie: λ(T) scade continuu şi este dependentă de
calitatea rodajului şi a montajului; zona de uzură inţială (rodaj) de pe curba (b) este

Cap. 1. Deteriorări, uzură şi fiabilitate
11
Fig. 1.4. Curbe caracteristice de
evoluţie a uzurii
prima fază a procesului de uzură; simpla alură a acestei zone nu poate da indicaţii
privind calitatea rodajului; în zona I, curba (b) are pantă mare, dar descrescătoare,
până când se atinge un palier, cu pantă, adică viteză de uzură, constantă;
II - zona perioadei de funcţionare normală, de pe curba de fiabilitate (a),
corespunde perioadei de uzură normală, stabilă, pe curba (b), cu viteză de uzură
constantă (tgα=ct.). Pentru ambele curbe, extinderea acestei zone depinde de
calitatea montajului şi a rodajului (zona I) precum şi a materialelor, de proprietăţile
suprafeţelor (topografie, duritate etc.), calitatea ungerii, a întreţinerii etc;
III - zona penelor de uzură pentru curba (a), λ(T), şi respectiv, a uzurii
distructive, pentru (b); ambele curbe cresc rapid, ducând în final la scoaterea din uz a
tribosistemului. Momentul declanşării fazei a III-a şi durata ei depind de calitatea
exploatării şi a întreţinerii.
Se remarcă o anumită concordanţă, îndeosebi în fazele II şi III, între forma
curbei de uzură (b) şi a curbei (a) de fiabilitate (a intensităţilor de defectare în timp):
uzura influenţează fiabilitatea în mare măsură, fără a fi însă singurul factor de
influenţă a parametrilor de fiabilitate.
În Fig. 1.4 [211] sunt reprezentate principalele tipuri de curbe care reflectă
dependenţa uzurii de timp. În cel mai general caz, II, curba după care se dezvoltă
uzura conţine cele trei perioade: 1- rodajul, 2- stabilizarea intensităţii uzurii, 3–
uzură accelerată şi, în final, defectarea. În condiţii nefavorabile de rodaj această
dependenţă este descrisă de curba
I, la care predomină efectul de
distrugere şi, în final, are loc uzura
distructivă (sau catastrofală). La
rodajul optim, caracterizarea uzurii
este conform curbei III. În acest
caz, perioada de rodaj este mult
mai scurtă, durata de timp cu viteză
constantă de uzură este mare,
iar distrugerea din cauza uzurii nu
apare.
Figura 1.5 arată posibile curbe ale evoluţiei uzurii în timp (s-au notat cu
- uzura, h - viteza de uzură, respectiv
v
h v şi
h
v
- valorile medii ale acestora).
În Fig. 1.5a este reprezentat cazul general al tribosistemelor de alunecare, cu
cele trei zone semnificative ale curbei de variaţie a uzurii (ca şi în Fig. 1.3). Fig 1.5b
corespunde curbei III din Fig. 1.4, caracterizată de un rodaj optim. În Fig. 1.5c se
prezintă o lege de variaţie a uzurii cu viteză constantă iar în Fig 1.5d două legi cu
viteză crescătoare de uzură: curba 1 – fără timp de incubaţie, curba 2 – cu timp de
incubaţie, t I ; curba 2 este caracteristică tribosistemelor de rostogolire la care în faza
de incubaţie se acumulează procesul de deteriorare în microvolume, proces care
duce la oboseala stratului superficial dar pierderea de material apare abia din
momentul t I [6]. În Fig. 1.5e sunt prezentate legi de uzură pentru care viteza de
uzură nu este constantă.
h v

12
Deteriorări în tribosisteme
a) b)
c) d)
e)
Fig. 1.5. Legi de variaţie a uzurii [58, 96, 211]
Fig. 1.6. Intensitatea uzurii
în funcţie de sarcină
Dependenţa uzurii de diverşi factori
a fost evidenţiată de numeroase cercetări
[6, 83]. Astfel, au fost sesizate două moduri
distincte ale uzurii, în funcţie de deteriorările
suprafeţelor în contact dar şi de
consecinţele acestora: uzura de oxidare sau
uzura blândă (mild wear) (caracterizată
prin suprafeţe relativ netede, protejate de
straturi de oxizi) şi uzura severă (caracterizată
prin intensitate mare şi contact direct).
Welsh (citat în [211]) a obţinut experimental
curba din Fig. 1.6, care sugerează
posibilitatea trecerii bruşte de la uzura
blândă (de oxidare) la cea severă, o dată cu
creşterea sarcinii.
O serie de încercări (Farrel şi Eyre,
1970, citaţi în [211]) au pus în evidenţă
existenţa unei dependenţe între sarcina
aplicată şi distanţa de alunecare L f0 , după
care apare uzura de oxidare. Durata
necesară parcurgerii distanţei L f0 poate fi

Cap. 1. Deteriorări, uzură şi fiabilitate
13
privită ca o perioadă de rodaj. Quinn a scos în evidenţă şi rolul important jucat de
oxizii formaţi în timpul uzurii de oxidare pe suprafaţa de oţel.
În Fig. 1.7 [211] se poate observa corelaţia inversă dintre variaţia vitezei de
uzură şi a rezistenţei electrice a contactului, la trecerea de la uzura blândă (de
oxidare), la uzura severă.
Fig. 1.7. Uzura blândă (de oxidare) şi uzura severă pentru cuplul de materiale alamă
monofazică (α sau β) / stelit (aliaj dur de cobalt). I-domeniul uzurii blânde; II-domeniul
uzurii severe
Reacţiile tribochimice şi modificările proprietăţilor în afara straturilor superficiale
din zona de graniţă a contactului vor duce în general la creşterea cantitativă
a uzurii. Un efect de reducere a uzurii poate să apară dacă procesul de
aderenţă este limitat de straturile superficiale de reacţie, deoarece este împiedicat
contactul metalic direct între corpuri. De aceea, în numeroase cazuri [246], se
acceptă chiar formarea straturilor superficiale de reacţie prin reacţii tribochimice,
pentru a reduce adeziunea şi implicit uzura mare a contactelor metalice, în special.
Un exemplu: uleiurile pentru angrenaje sunt aditivate cu aşa-numiţii aditivi de
extremă presiune (EP) care reacţionează când lubrifierea „cade”, cu suprafeţele de
separare ale flancurilor dinţilor, reducând pericolul adeziunii.
Trei moduri tipice de evoluţie a uzurii în timp sunt prezentate în Fig. 1.8
[211]. În cazul I uzura severă are loc încă de la începutul funcţionării. A doua curbă
arată că printr-un rodaj corect s-au realizat condiţii pentru uzura de oxidare (mild
wear) şi se obţine un timp lung de funcţionare sigură, înaintea declanşării uzurii
severe şi a formelor de distrugere. Cea de-a treia curbă, caracteristică unui sistem
optim proiectat, prezintă o lungă perioadă de funcţionare cu uzură
nesemnificativă, precedată de un scurt rodaj, şi acesta optim. Distrugerile prin
oboseală sau prin uzură catastrofală pot apare brusc, dar previzibil. Datele şi
informaţiile tribologice permit previzionarea durabilităţii sistemului, în funcţie de
valoarea nivelului uzurii critice şi de momentul depăşirii acestuia în exploatare
[190].

14
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 1. 8. Moduri de evoluţie a uzurii
1.4. Parametrii caracteristici ai uzurii
O evaluare şi clasificare a tribosistemelor în funcţie de proprietăţile lor de
fiabilitate şi durabilitate se poate face atât pe baza parametrilor de uzură cât şi
printr-o caracterizare cantitativă a uzurii produse de solicitări tribologice, prin
tehnici de măsurare. Cum uzura este provocată de interacţiunile dintre elementele
unui tribosistem, parametrii de uzură nu clasifică proprietăţile unui singur material,
ci sunt întotdeauna raportaţi la cuplul de materiale, de fapt la tribosistemul
respectiv [55].
Pentru a face o caracterizare neunivocă a efectelor unui proces de uzură,
sunt determinate atât datele despre uzură pentru ambele corpuri cât şi, dacă este
necesar, datele despre uzură pentru întregul sistem, astfel încât se face distincţie
între:
• uzura componentelor, adică parametrii individuali de uzură, măsuraţi
pentru corpul de bază şi cel de contact şi
• uzura sistemului, adică suma parametrilor de uzură, măsuraţi pe corpul de
bază şi pe cel de contact.
În acest context, în general nu este posibil să se calculeze parametrii de uzură
din cauza complexităţii proceselor de uzură. Deci, asemenea parametri trebuie
determinaţi experimental, cu tehnici adecvate de măsurare şi testare [5, 6, 135].
Descrierile calitative şi cantitative ale deteriorării şi pierderii materialului în
procesul de uzură reprezintă un proces fundamental pentru o analiză comprehensivă
a tribosistemului [55, 58].
O evaluare a unui tribosistem din punctul de vedere al fiabilităţii şi
durabilităţii se poate face pe baza datelor măsurate de uzură. Totuşi se folosesc mai
mulţi parametri adimensionali, care sunt, în general, independenţi de variabilele
solicitărilor tribologice, ca de exemplu sarcina şi viteza. Aceasta poate înlesni
transferarea rezultatelor unei analize de la un tribosistem la altul, ceea ce înseamnă
de fapt, trecerea de la sistemul de încercare la sistemul real.

Cap. 1. Deteriorări, uzură şi fiabilitate
15
1.4.1. Date de uzură măsurate direct
Datele măsurate care pot fi obţinute direct, prin evaluarea uzurii
triboelementelor sunt măsurate liniar, în plan sau în volum, astfel încât să fie
relevante pentru tribosistemul studiat.
Standardul STAS 8069-87 - Încercarile metalelor. Încercarea la uzare.
Clasificare si terminologie, defineşte uzura ca fiind o mărime (lungime, suprafaţă,
volum sau masă) ce caracterizează degradarea sau distrugerea superficială a
corpurilor prin uzură, exprimată în general prin cantitatea de material desprins de
pe suprafaţa acestora. Uzura poate fi (Fig. 1.9):
- liniară, U h - uzură determinată prin măsurarea lungimii perpendiculare pe
suprafaţa care se uzează, h;
- masică, U m - diferenţa dintre masa iniţială a unei epruvete şi masa aceleiaşi
epruvete după încercare;
- planimetrică, U p - uzură determinată prin măsurarea ariei secţiunii
perpendiculare pe suprafaţa de uzură;
- volumetrică, U v - uzură a cărei mărime se determină prin măsurarea
volumului de material uzat.
Fig 1.9. Uzura liniară U h ; uzura planimetrică U p ; uzura volumică U v
Valoarea inversă a datelor de uzură menţionate sunt definite de mulţi specialişti
ca rezistenţă la uzură, de exemplu Ruv = 1/Uv
. Parametrii U v şi U m sunt
cei mai des utilizaţi pentru a reflecta rezistenţa la uzură abrazivă, adică pentru
tipul de uzură la care predomină detaşarea şi pierdere de material. Cu cât volumul
de material uzat este mai mic, cu atât rezistenţa la uzură este mai mare.
1.4.2. Date de uzură măsurate indirect
Datele de uzură măsurate indirect sunt distincte de cele măsurate direct, şi
au denumiri specifice, în funcţie de mărimea la care se raportează datele de uzură.
Acestea nu pot fi determinate direct prin tehnici de măsurare a corpurilor în
contact, ci se determină făcând un raport între datele de uzură, măsurate direct şi
datele de referinţă, ca de exemplu [204]:
• viteza (sau rata) de uzură: variabila de referinţă este timpul (adică durata
efectivă a solicitărilor);
• intensitatea uzurii: variabila de referinţă este drumul sau distanţa de
frecare;

16
Deteriorări în tribosisteme
• uzura relativă, dacă se rapotează valoarea uzurii corpului supus unei
încercări de uzură la uzura unui corp de referinţă uzat în condiţii de încercare
identice.
Astfel, se definesc:
1. viteza de uzură - raportul dintre uzură şi timpul în care s-a produs ∆ t ,
deosebindu-se:
- viteză de uzură liniară, U = U / ∆ t ⎡⎣
mm/s, µ m/s, µ m/h etc. ⎤⎦
;
- viteză de uzură planimetrică,
2 2 2
U p = U p/ ∆ t ⎡mm /s, µ m /s,mm /h etc. ⎤
⎣
⎦
;
3 3
- viteză de uzură volumetrică, U v = U v/ ∆t ⎡mm /s,mm /h etc. ⎤
⎣ ⎦
;
- viteză de uzură masică, U m = U m / ∆t⎡⎣
g/s,mg/s,mg/hetc. ⎤⎦
.
2. intensitatea de uzură - raportul dintre uzura determinată liniar,
planimetric, volumetric sau masic şi lungimea drumului parcurs de epruvetă ,
sau energia consumată în timpul încercării. Se deosebesc următoarele:
- intensitate de uzură liniară, Ih = U h /L f [µm/km];
- intensitate de uzură volumetrică, Iv = U v/L f [mm 3 /km];
- intensitate de uzură masică (sau gravimetrică), Im = U m /L f [g/km].
Se mai utilizează diverşi alţi indicatori de uzură, dintre care frecvent folosit
este coeficientul de uzură, k:
Uv
k = [mm 3 /(N.m)] (1.1)
F ⋅L
n
unde U v - volumul uzurii [mm 3 ], F n - forţa normală [N], L f [m]– lungimea (sau
drumul) de frecare.
f
L f
1.5. Materiale în aplicaţii tribologice
Materialele triboelementelor în contact considerate separat dar, mai ales
cuplul de materiale, influenţează puternic comportarea sistemului în procesele
tribologice. Principalele grupe de materiale întâlnite în aplicaţiile tehnice sunt
materialele metalice, materialele ceramice, polimerii, compozitele cât şi combinaţii
ale acestora.
Metalele şi aliajele cunoscute sub denumirea de materiale metalice includ:
fierul şi aliajele fier-carbon (oţelurile şi fontele), cuprul şi aliajele sale (alame,
bronzuri), aluminiul şi aliajele sale, nichelul, titanul, magneziul, beriliu, zincul şi
alte metale şi aliajele lor, materialele utilizate în sisteme de antifricţiune (pe bază de
staniu şi plumb) etc. Metalele pure în stare structurală de echilibru au o rezistenţă
mecanică scăzută şi de aceea au utilizări rare, justificându-se dezvoltarea elaborării
de aliaje, prin topirea sau sinterizarea a două sau mai multe metale cu alte
elemente. Materialele metalice se evidenţiază prin valorile ridicate ale rezistenţei la
rupere şi ale conductivităţii termice.
Materialele ceramice au, în prezent, o utilizare din ce în ce mai largă
datorită creşterii solicitărilor termice ale componentelor utilizate în tehnica

Cap. 1. Deteriorări, uzură şi fiabilitate
17
aerospaţială şi în energetică, a necesităţii realizării unor scule pentru prelucrări
mecanice cu regimuri severe de lucru etc. De asemenea, ceramicele au o largă
utilizare în microelectronică şi automatizări, în construcţii civile şi industriale etc.
Materialele ceramice sunt grupate în două categorii principale: ceramice
structurale (nitruri, carburi, oxizi de magneziu, de titan, de zirconiu etc.) şi
ceramice electronice sau electrotehnice, numite funcţionale (titanaţi şi zirconaţi de
plumb, titanat de beriliu, de stronţiu etc.) [166].
În comparaţie cu materialele metalice, caracteristicile de rezistenţă ale
ceramicelor depind în mai mică măsură de temperatură, iar ruperea apare fără
deformaţii plastice şi se remarcă valorile înalte ale modulului de elasticitate
longitudinal, E, cât şi ale durităţii, această a doua proprietate prezentând doar
uşoare descreşteri la temperatură ridicată. Materialele ceramice sunt în general
considerate ca fiind foarte fragile, mai ales la temperaturi joase, având o tenacitate
scăzută. Aceste materiale au o foarte bună rezistenţă la compresiune, prezentând
însă o comportare critică la solicitările de tracţiune şi de încovoiere. Materialele
ceramice au o rezistenţă mult mai mare la coroziune decât materialele metalice (cu
excepţia metalelor preţioase), în majoritatea mediilor corosive, dar au o comportare
slabă la şocuri şi la vibraţii.
Pot fi folosite şi la realizarea materialelor compozite, în acoperiri de
suprafeţe etc.
Polimerii sunt materiale obţinute prin procesul de polimerizare care
permite crearea unor structuri moleculare mari din molecule organice.
În funcţie de modificările pe care materialele le suferă în timpul formării la
cald (prin presare, injecţie, extrudare etc.) se disting trei grupe de polimeri.
• Materialele termoplastice (sau plastomerii) se caracterizează prin
transformări reversibile. Aceste materiale trec în stare plastică sub influenţa
căldurii şi a presiunii, fiind ductile şi deformabile şi căpătând o formă rigidă prin
răcire. Produsele finite din termoplaste pot fi înmuiate sau reformate ori de cîte ori
este nevoie, în vederea unei noi prelucrări, devenind plastice ori de câte ori sunt
încălzite la temperatura de prelucrare, fără a suferi transformări chimice [233].
• Materialele termoreactive (termorigide sau duromeri) se caracterizează
prin transformări chimice ireversibile care au loc în constituţia lor, sub influenţa
căldurii şi a presiunii, în timpul formării prin presare la cald. Prin răcire devin
ireversibil rigide [233].
• Elastomerii prezintă foarte bune capacităţi de deformare elastică, fără
schimbări permanente ale formei. Aceste materiale pot suferi deformări repetate,
cu alungiri de cel puţin două ori mai mari decât lungimea iniţială, revenind, după
încetarea solicitării, aproximativ la lungimea iniţială. Din această categorie fac
parte cauciucurile naturale şi sintetice.
Polimerii se deosebesc de celelalte materiale prin densitatea lor mică,
rezistenţă mecanică redusă, conductivitate termică şi electrică scăzută. Adaosurile
de agenţi de întărire, de materiale de umplere şi de alţi modificatori pot schimba
semnificativ proprietăţile polimerilor. Proprietăţile lor pot fi îmbunătăţite şi prin
elaborarea de materiale compozite.
Dintre termoplaste, o utilizare mare în aplicaţii tribologice o au polimerii
fluoruraţi, cum sunt politetrafluoretilena
(PTFE) şi policlortrifluoretilena (PCTFE),

18
Deteriorări în tribosisteme
care se remarcă prin caracteristicile antifricţiune bune. Dintre materialele termorigide
pot fi evidenţiate răşinile epoxidice, care, în ciuda preţului uneori destul de
mare, au largi utilizări pentru părţi de scule, ca adezivi, compoziţii de impregnare,
turnare şi formare, cât şi pentru acoperiri ale suprafeţelor (lacuri şi emailuri).
Materialele compozite se pot obţine prin asocierea intimă a două sau mai
multe materiale nemiscibile, prin diverse procedee tehnologice. Prin combinarea
proprietăţilor specifice ale diferitelor materiale componente, materialele compozite
rezultate prezintă proprietăţi noi, în special fizico-mecanice şi dielectrice, superioare
(uneori chiar de zeci de ori) proprietăţii corespunzătoare a fiecărui component
luat separat. De aceea prezintă un interes deosebit pentru domenii tehnice de
vârf, cum sunt industria aerospaţială, industria producătoare de autovehicule, cea
a calculatoarelor şi automatica
industrială, energetica nucleară etc.
Compozitele sunt materiale
eterogene, realizate din două tipuri
de constituenţi omogeni: unul sau
mai mulţi ranforsanţi (sau materiale
de întărire), cu rezistenţă mecanică
ridicată şi o matrice cu rezistenţă
mecanică mai scăzută decât a ranforsanţilor.
Matricea realizează legăturile
între ranforsanţi, menţine
dispunerea lor geometrică, determinând
forma piesei, asigură protecţia
ranforsanţilor faţă de agenţii agresivi
de mediu, transmite şi reparti-
Fig. 1.10. Combinaţii de constituenţi în
materiale compozite
zează solicitările la care este supusă
piesa. Ranforsanţii determină caracteristicile de rezistenţă mecanică ridicată.
În Fig. 1.10 se prezintă sugestiv modurile posibile de asociere a materialelor
pentru obţinerea de materiale compozite. În compozite pot fi asociate: metal (sau
aliaj) cu metal (imiscibile), cu ceramică sau cu polimer; ceramică cu polimer sau cu
ceramică; polimer cu polimer (numit uneori şi aliaj polimeric [227]). Fiecare dintre
constituenţi poate fi matrice sau ranforsant.
Fig. 1.11. Tipuri de materiale compozite
După forma materialelor participante la realizarea compozitului se disting
(Fig. 1.11): (a) materiale compozite cu particule (de exemplu, aliajele dure sinterizate,
betonul etc.); (b) materiale compozite cu fibre (de exemplu, compozite cu fibre
de sticlă şi/sau fibre de carbon încorporate în polimeri sau răşini sintetice, compozite
cu fibre de bor sau fibre de carbură de siliciu în matrice de aluminiu, com-

Cap. 1. Deteriorări, uzură şi fiabilitate
19
pozite cu fibre ceramice în matrice metalică etc.); (c) materiale compozite laminare
sau stratificate (de exemplu bimetalele, lemnul înalt densificat stratificat etc.).
În Tabelul 1.1 sunt prezentate câteva dintre principalele proprietăţi de
material şi efectele lor asupra comportării tribologice a materialelor.
Proprietatea
Densitatea
Modulele de elasticitate,
transversal şi longitudinal
Conductivitatea termică
Energia superficială
Structura (matrice atomică)
Tensiunile interne (în special de
tracţiune)
Duritatea, limita de elasticitate
Duritatea superficială
Rezistenţa la oboseală
Tabelul 1.1. Efectele proprietăţilor materialului
asupra comportării lui tribologice [96]
Efecte privind:
Forţele inerţiale
Mărimea şi poziţia tensiunilor de contact maxime,
rigiditatea, elasticitatea
Creşterea dependentă de frecare a temperaturii
Coeficientul de frecare, adeziunea, capacitatea de
umectare a lubrifiantului
Adeziunea, coeficientul de frecare
Distrugerile superficiale, riscul de fisurare
Dimensiunea ariei reale de contact, rezistenţa la
abraziune, deformarea elastică
Producerea tensiunilor interne în stratul superficial
Distrugerile superficiale
Tabelul 1.2. Comparaţia proprietăţilor relevante tribologic
pentru metale, ceramice şi polimeri [96]
- forţe inerţiale:
Fpolimer < F ceramic < F metal
- presiunea hertziană maximă:
P polimer < P metal < P ceramic
- tensiunile superficiale (energia de adeziune): Adpolimer < Ad metal < Ad ceramic
- abraziunea (cu valori mari ale uzurii):
Ab ceramic < Ab metal < Ab polim er
- reactivitate tribochimică:
R polimer < R ceramic < R metal
Pentru o evaluare mai bună a variabilelor relevante din punct de vedere
tribologic, în Tabelul 1.2 se prezintă o comparaţie calitativă între materiale
metalice, materialele ceramice şi polimeri.
Cerinţele specifice pe care trebuie să le îndeplinească cuplul de materiale
depind de fiecare aplicaţie în parte. Problemele privind materialele pentru lagăre
de alunecare, rulmenţi, angrenaje şi alte aplicaţii tehnice depăşesc cadrul acestei
lucrări şi vor fi prezentate într-o lucrare ulterioară.
În ultimele decenii, datorită cerinţelor complexe la care trebuie să răspundă
componentele sistemelor, a apărut necesitatea dezvoltării unui domeniu tehnologic
de mare perspectivă, cel al acoperirilor [17, 220, 284], cu care se pot atinge performanţe
înalte în funcţionarea diverselor triboelemente, cu aplicaţii spectaculoase în
diverse domenii. La suprafaţa unui material de bază este depus un strat solid
aderent, printr-o mare varietate de tehnici şi procedee: mecanice, chimice, electrochimice,
termo-mecanice, termice, fizico-chimice. Proprietăţile stratului depus
determină în mod hotărâtor comportarea tribologică a suprafeţelor elementelor în
contact, contribuind la creşterea durabilităţii, în condiţii economice avantajoase.
Pe plan mondial se remarcă preocupări deosebite pentru utilizarea raţională
a metalelor existente, pentru realizarea unor aliaje cu performanţe superioare şi
găsirea unor materiale noi, în special nemetalice [58].

20
Deteriorări în tribosisteme
1.6. Analiza deteriorărilor tribologice
Analiza unei defecţiuni este examinarea logică şi sistematică a rezultatului
(efectului) acesteia (distrugeri de elemente, opriri în funcţionare, deteriorări etc.), a
soluţiei constructive a elementului deteriorat dar şi a întregului sistem, a procedurilor
de utilizare în funcţionare, a documentaţiilor însoţitoare şi de mentenanţă,
pentru a identifica şi analiza cauzele probabile, căderile potenţiale sau reale. Se
identifică mecanismele specifice implicate în defectare şi cursul lor logic şi în final
se propun soluţii pentru evitarea altor scenarii similare [57]. În analiza defectărilor
se elaborează o diagramă cauză–efect (numită şi diagrama Ishikawa, Fig. 1.13 [21,
197, 202, 347]), care este imaginea cauzelor identificate pentru o disfuncţiune
potenţială sau care deja a avut loc într-un sistem. Aceasta diagramă se vrea
exhaustiva, reprezentând toate cauzele care pot avea vreo influenţă asupra
scopului pentru care se face analiza: siguranţa în funcţionare, creşterea fiabilităţii,
optimizarea performanţelor etc.
Fig. 1.12. Diagrama cauză-efect Ishikawa
Au fost identificate
cinci mari familii de cauze:
tehnica, organizarea mentenanţei,
documentaţia tehnică,
resursa umană, mediul ambiant.
Cele cinci mari familii
sau cei cinci factori primari
sunt însoţiţi de factori secundari
şi câteodată, terţiari.
Diferiţii factori trebuie
ierarhizaţi. Importanţa acestei Fig. 1.13. Schema de principiu a ierarhizării factorilor
diagrame este data de caracterul
ei exhaustiv. Poate fi
într-o diagramă cauză-efect
aplicată sistemelor existente
(evaluare), cât şi celor în curs de elaborare (validare, optimizare). Adăugarea
factorilor secundari şi tertiari, care să completeze descrierea factorilor primari, se
poate face după schema din Fig. 1.13. De exemplu, pentru mediul ambiant (factor
primar), se pot adauga „temperatura”şi „compoziţia” mediului (factori secundari),
apoi la compoziţie se completează cu „impurităţi solide” şi „concentraţiile de gaze

Cap. 1. Deteriorări, uzură şi fiabilitate
21
componente” (factori terţiari); pentru tehnică (factor primar), „sistemul de
diagnosticare” (factor secundar), apoi „informatica utilizată” (factor terţiar).
Câteva exemple de cauze de defectare în trei domenii diferite sunt date în
Tabelul 1.3. Se observă că deteriorările tribologice sunt incluse la în linia „cauze de
material”, dar pot apare şi având drept cauze mediul, acţiuni neeficace de mentenanţă,
o exploatare prea severă a utilajelor sau erori de operator, de proiectare tec.
Cauze
legate de
m aterial
Cauze
legate
mediu,
exploatare
şi ambient
Cauze
legate de
personal şi
instrumente
Tabelul 1.3. (prelucrat după [347])
Electronic,
electro-mecanic
Hidraulic
Mecanic
-îmbătrâanire
-îmbătrânire
-acţiuni mecanice
-component MS -component MS -oboseală
(moarte subită) -colmataj
- deteriorări tribologice
-scurgere
-praf, ulei, apă
-supra-încălzire locală
-şocuri, vibraţii
-paraziţi
-temperatură; -temperatură
- şpan; produse de - şpan; produse de uzură
uzură şi degradare
- numărul, calificarea, experienţa, atitudinea personalului
-fabricaţie, montaj, reglaj
-utilizare, instrumente
-control
-control
-concepţie (design,
-lipsa energiei
-lipsa energiei modele de calcul în
proiectare, selectarea
materialelor)
Analiza unei deteriorări tribologice (Fig. 1.14) este de obicei inclusă într-o
analiză a unei căderi sau poate fi un studiu de cercetare exploratorie în scopul
optimizării comportării tribologice a sistemului în care a avut loc deteriorarea. În
general aceasta se derulează conform etapelor din Fig. 1.14, dar va fi particularizată
pentru fiecare tribosistem studiat.
Fig. 1.14. Schema logică a analizei unei deteriorări tribologice

22
Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
2.1. Introducere
Prognoza asupra deteriorării unui element sau a unui întreg sistem este
predicţia în timp aproape real, a duratei de viaţă rămasă pentru acesta, fiind cunoscute
măsurători şi evaluări ale deteriorării curente. Un element cheie în prognoza
deteriorărilor este determinarea existenţei şi localizării ei. Înţelegerea mecanismelor
de bază ale distrugerilor este importantă în recunoaşterea şi localizarea distrugerilor,
pentru a preveni distrugerea sau întreruperea din funcţionare, dar şi pentru
a îmbunătăţi performanţele sistemului, pentru a-i optimiza componentele.
Există diferite categorii de deteriorări, funcţie de sistemul de clasificare.
ASM Handbook Volume 11 – The Failure Analysis and Prevention [232] sugerează
patru categorii de deteriorări: deformări nedorite, coroziune, uzură şi rupere.
Prima categorie se referă la modificările geometrice (deseori vizibile) ale
componentelor sistemului (încovoiere, flambaj, contracţie, umflare, deformaţii
plastice etc.). Cauzele obişnuite ale deteriorărilor prin deformare includ schimbări
de faze produse de câmp termic, dilatări termice, absorbţia fluidelor (de obicei în
materiale plastice), contracţii nedorite în adezivi din cauza depăşirii unor praguri
termice legate de reacţii chimice ireversibile etc. Celelalte categorii de deteriorări
sunt: coroziunea, uzura şi ruperea.
Coroziunea poate fi considerată, în esenţă, ca pierdere de material din cauza
acţiunii chimice sau electrochimice [19, 58, 258, 268]. Uzura este îndepărtarea sau
deplasarea materialului de pe suprafaţa materialului din cauza unei mişcări
relative între solide, un solid şi un fluid (gaz sau lichid) [5, 6, 55, 136, 175, 335].
Ruperea implică separarea materialului sau fragmentarea elementului analizat
[325, 335]. Există multe cauze care pot sta la baza unei ruperi, dar după aspectul,
evoluţia în timp şi spaţiu, ruperea este particularizată ca fiind fragilă, ductilă sau
de oboseală. Bineînţeles, pot exista combinaţii ale acestor categorii de deteriorare,
în funcţie de natura materialelor şi de condiţiile specifice care le generează etc.
Fig. 2.1. Deteriorări: tipuri de bază şi mecanisme [21, 234]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
23
Există diverse moduri de rupere prin oboseală, unele fiind binecunoscute,
cum ar fi oboseala mecanică superficială sau în volum, oboseala termică. Alte
mecanisme de deteriorare sunt atribuite coroziunii sau uzurii, fiind în principiu
legate tot de mecanisme de oboseală (repetarea unei acţiuni chimice, mecanice etc.)
[234, 235, 246]. Oboseala prin cavitaţie deseori este confundată cu oboseala de
coroziune deoarece are loc în prezenţa unui fluid, deşi este posibil ca în unele
aplicaţii, cele două mecanisme să se suprapună. Uneori cavitaţia este confundată
cu uzura abrazivă doar pentru că rezultatul procesului este detaşarea de material
din zonele superficiale ale corpurilor solicitate.
Un aspect foarte important este că frecvent mecanismele de deteriorare
acţionează simultan [54, 246, 268, 281]. Uneori coroziunea precede oboseala sau
acţionează împreună cu aceasta, crescând vitezele de propagare a fisurilor. În cazul
fretting-ului, uzura (ca proces de detaşare a materialului) şi oboseala (ca proces de
slăbire a acestuia) acţionează simultan, iniţiind şi propagând o deteriorare specifică
[223, 273]. Deci, deşi există forme diferite de deteriorare prin oboseală într-o
aplicaţie, nu este posibil sau este foarte dificil să se izoleze evoluţia uneia singure.
Fig. 2.2. Structura unui tribosistem. 1 şi 2 – triboelemente, 3 – corp intermediar (lubrifiant
sau „al treilea corp”), 4 – mediu [DIN 50320, 55, 58]
Trebuie subliniat că oricare din cele patru elemente ale unui tribosistem se
poate deteriora din cauza setului de solicitări: corpurile solide se uzează şi îşi
modifică proprietăţile (în special cele ale straturilor superficiale în contact),
lubrifiantul sau corpul intermediar poate suferi modificări fizico-chimice iar
mediul se poate impurifica cu rezultatele acestor procese de deteriorare, îşi poate
modifica temperatura, compoziţia etc.
În acest capitol sunt prezentate mecanismele de deteriorare care pot apărea
în contactul elementelor solide ale tribosistemelor (notate cu 1 şi 2 în Fig. 2.2), în
mod deosebit procesele de oboseală şi de uzură, şi consecinţele lor, cu scopul de a

24
Deteriorări în tribosisteme
putea fi recunoscute, analizate, şi împreună cu informaţiile astfel acumulate din
sistemul real, să poată oferi soluţii de reducere a intensităţii lor şi/sau de evitare a
apariţiei lor în forme dezastroase pe durata de utilizare a sistemului, având la bază
criterii de fiabilitate, economice şi de siguranţă. Majoritatea covârşitoare a sistemelor
tehnice sunt proiectate cu sub-sisteme în mişcare relativă şi cu scopul de a-şi
îndepli funcţia repetat, la anumiţi parametri şi cu o anumită probabilitate. De aici
rezultă, inevitabil, prezenţa proceselor de oboseală ale materialelor şi de îndepărtare
de material de pe suprafeţele contactelor mecanice în mişcare relativă [58].
2.2. Deteriorări prin oboseală şi uzură
Uzura este un proces de distrugere a stratului superficial al unui corp solid
la interacţiunea mecanică cu un alt corp solid, cu un fluid sau cu un fluid cu
particule solide în suspensie. Dacă interacţiunea mecanică se produce sub acţiunea
unei sarcini exterioare şi din cauza mişcării relative a corpurilor, implicit a frecării,
atunci se defineşte uzura prin frecare [268]. Procesul de distrugere prin uzură
implică nu numai detaşări de material, ci şi modificări structurale, chimice şi fizice
în straturile superficiale, deformări.
Uzura se analizează în funcţie de sarcinile aplicate, de viteză şi de mediu.
Astfel, există distrugeri în condiţii statice (cum sunt deformaţiile şi coroziunea) şi
în condiţii dinamice (sub sarcină şi în mişcare relativă) [54, 58, 135], acestea fiind
numite şi tribodistrugeri. Caracteristicile mediului (temperatură, compoziţie,
presiune etc. dar şi variaţiile particulare ale acestor caracteristici, pot influenţa
semnificativ evoluţia distrugerilor din stratul superficial.
Procesul de uzură are aspecte particulare, dependente de tipul şi intensitatea
mişcării, de sarcină, de temperatură etc., într-un tribosistem apărând şi procese
termice şi chimice, interacţionând cu distrugerile de tip mecanic. Distrugerea
mecanică-termică-chimică a straturilor superficiale ca rezultat al mişcării relative
sub sarcină, poate include, pe lângă îndepărtarea de material, şi deformări, curgeri,
înmuieri ale straturilor superficiale, la scară micro sau macro.
În funcţie de componenta predominantă a unui proces de distrugere, specialiştii
admit patru forme fundamentale de uzură: adeziunea, abraziunea, oboseala,
coroziunea (Tabelul 2.1) [89, 136, 234, 246, 268, 281].
Unii specialişti renumiţi în domeniu acceptă alte clasificări. De exemplu,
Neale în lucrarea „Guide to Wear Problems and testing in Industry” [179], apărută
în anul 2000, enumeră şapte tipuri semnificative de uzură:
- uzură abrazivă între două corpuri cu dimensiuni similare,
- uzură abrazivă cu particule dure intermediare (care mai este cunoscută şi
ca uzură „cu al treilea corp”) [95],
- uzură de aderenţă,
- uzură fretting,
- uzură de cavitaţie sau eroziune de cavitaţie, când corpul solid este în
contact cu un fluid cu viteză şi presiune variabile,

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
25
- eroziunea ca uzură produsă de un curent de particule solide pe un alt corp,
- uzură prin oboseală.
Neale recunoaşte că „uzura nu este un proces simplu şi mecanismele
individuale pot fi descrise, dar pot exista tranziţii între un tip de uzură şi oricare
altul” [179].
Forme de bază
de deteriorare
Adeziune
Abraziune
Oboseală
Coroziune
Forme particulare
- transfer de material
- adeziune moderată
- adeziune severă: - gripare incipientă
- gripare totală
- microaşchiere
- rizare prin deformare
- eroziune abrazivă
- brăzdare
- zgâriere
- oboseală mecanică
- pitting incipient
- pitting distructiv (avansat)
- exfoliere de oboseală (spalling)
- oboseală termo-mecanică
- cavitaţie
Tabelul 2.1 (adaptat după [26, 246, 281])
Natura proceselor
predominante
procese mecanice,
schimbări de fază în
stare solidă, modificări
de concentraţii şi de
structură ale straturilor
superficiale, procese
termice
procese mecanice
procese mecano-termice
- coroziune chimică (inclusiv oxidare) procese chimice
- coroziune galvanică procese electrochimice
- coroziune biochimică
procese mecanice,
- tribocoroziune şi coroziune fretting chimice, termice
- coroziune de impact
După o documentare aprofundată şi luând în considerare tendinţele
teoretice şi experimentale din tribologie [6, 24, 83, 120, 136, 144, 175, 187, 234, 246,
268, 281], această lucrare propune clasificarea deteriorărilor tribologice (numite
generic şi uzuri) în patru forme (Tabelul 2.1).
Chiar şi această clasificare a proceselor de distrugere trebuie abordată cu
atenţie pentru că există forme particulare de uzură care pot fi cauzate de suprapunerea
unor acţiuni, aşa cum este cazul uzurii tip fretting, această degradare fiind
rezultatul oboselii materialului din stratul superficial sub acţiunea deplasărilor
ciclice cu amplitudine mică, însoţită inevitabil de un proces chimic. În funcţie de
procesul dominant (mecanic sau chimic), fretting-ul ar putea fi inclus în a treia sau
a patra linie principală a Tabelului 2.1. Datorită frecvenţei şi importanţei lor în
scoaterea din uz a pieselor, anumite combinaţii de distrugeri tribologice au primit
denumiri specifice.
Unele procese de deteriorare nu implică decât în mică măsură îndepărtare
de material, dominând procese de deformare locală la rece sau la cald, de încreţire,
brinelare, fisuri de tratament sau de prelucrare (prin deformare, rectificare etc.).

26
Deteriorări în tribosisteme
Pentru un tribosistem dat, distrugerea poate fi considerată un pachet de
procese, intercondiţionate, în care fiecare componentă nu poate fi anulată complet,
dar este foarte posibil ca acţiunea uneia sau chiar a întregului „pachet” să fie
minimalizată sau întârziată, astfel încât durabilitatea tribosistemului să crească
[190, 191, 257]. Pe baza acestei observaţii s-au structurat următoarele subcapitole
ale cărţii, destinate analizei formelor de uzură, specifice anumitor elemente de
maşini (lagăre de alunecare şi de rostogolire, transmisii cu roţi dinţate); au fost
selectate doar aceste elemente având în vedere importanţa lor în sistemele tehnice,
participarea lor activă la îndeplinirea funcţiilor acestora, dar şi costurile mari de
prelucrare şi mentenanţă în caz de distrugere. Nu înseamnă că celelalte elemente
de maşini nu sunt importante; au şi acestea forme particulare de distrugere/
deteriorare, soluţii specifice de creştere a fiabilităţii sistemului din care fac parte. Şi
aceste forme de distrugere trebuie studiate, analizate şi explicate, dar spaţiul oferit
acestei lucrări nu permite o sinteză atât de cuprinzătoare.
Din cauza frecvenţei de apariţie în practică, datorită bogatei şi eficientei
activităţi de cercetare în economiile avansate (având engleza ca limbă oficială sau
preferată în domeniile tehnice şi de cercetare), a simplităţii formei lexicale, multe
forme specifice de deteriorări tribologice au denumiri împrumutate din limba
engleză şi vor fi folosite astfel în această lucrare [228, 240, 271]. În principiu prima
apariţie în acest text a unei denumiri de proces de deteriorare sau de uzură în
limba engleză este însoţită de definiţii şi explicaţii, astfel încât parcurgea în
continuare a informaţiilor şi analizelor efectuate să fie uşor de urmărit.
Uzura triboelementelor depinde de perechea de materiale implicate, de straturile
superficiale şi dinamica lor ca structură, proprietăţi, topografie, temperatură
etc., existenţa sau nu a elementului intermediar (lubrifiantul), de proprietăţile
termo-mecanice ale acestuia, de regimul de lucru (prin sarcină şi viteză, la rândul
lor, fiind funcţii de timp), de condiţiile de mediu.
În funcţie de prezenţa unui lubrifiant, între suprafeţele în contact, sistemele
tehnice pot funcţiona în unul din următoarele regimuri [6, 74, 89, 187, 192, 251]:
- regim cu frecare uscată;
- regim cu frecare în prezenţa unui lubrifiant.
Acest ultim regim poate fi limită sau mixt (semi-fluid), sau cu peliculă
portantă de lubrifiant.
Regimul cu peliculă de fluid poate fi: regim hidrostatic (HS) (pelicula se
formează datorită presiunii statice, creată de pompe), regim hidrodinamic (HD)
(pelicula se formează prin antrenarea forţată a fluidului în interstiţiul convergent,
format între corpuri rigide, în mişcare relativă) [89], regim elastohidrodinamic
(EHD 1 ) (pelicula este generată într-un interstiţiu variabil, format între corpuri
elastice, deformaţiile lor influenţând distribuţia de presiune în lubrifiant) [74].
Regimul limită este caracterizat prin interpunerea unor pelicule foarte subţiri
de lubrifiant între suprafeţele în contact. Aceste pelicule pot fi solide sau semifluide
şi aderă sau se fixează pe suprafeţele corpurilor în mişcare relativă prin
1 simbolizat şi cu EHL – elastohydrodynamic lubrication în literatura de limbă engleză.

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
27
mecanisme chimice, de adsorbţie sau combinate. Frecarea nu se mai realizează
între corpurile solide, ci între aceste pelicule subţiri, caracterizate prin coeficienţi
de frecare mai mici. În acelaşi timp este împiedicată, cel puţin parţial, formarea
micro-punţilor de sudură între asperităţi. Pe acest principiu acţionează aditivii din
lubrifianţii moderni [211, 246, 257, 281]. Local şi la creşterea accentuată a presiunii
pe anumite asperităţi, aceste pelicule se pot distruge şi apare contactul direct,
crescând frecarea şi uzura suprafeţelor în contact.
Regimul mixt sau semifluid este caracterizat prin prezenţa simultană a
zonelor cu contact direct şi a peliculelor parţiale de fluid, fiind specific perioadelor
de tranziţie în funcţionare sau contactelor cu cel puţin un corp mai elastic (de
exemplu, ca în cazul lagărelor cu cuzineţi din polimeri [5, 145, 226]).
2.3. Uzura de adeziune
Această formă de uzură este cauzată de micro-suduri ale asperităţilor
suprafeţelor reale, care apar la contactul sub sarcină dintre două solide în mişcare
relativă, producând transferul sau pierderea de material de pe straturile
superficiale [271]. De regulă transferul de material în procesul de adeziune are o
intensitate mai mare dinspre corpul mai moale spre corpul mai dur, dar acesta
poate apare şi între corpuri cu durităţi apropiate, chiar din acelaşi material, lucru
explicabil prin diversitatea condiţiilor locale de încărcare şi de formă pentru asperităţile
care vin în contact. Adeziunea ca proces de deteriorare se caracterizează prin
viteze mari de uzură şi instabilitatea comportării tribologice (uzură neuniformă
dar progresivă, coeficient de frecare instabil dar cu tendinţă de creştere rapidă). În
plus, frecarea suprafeţelor generează un câmp termic cu valori ridicate, care, la
rândul lui, accelerează procesul. Aspectele particulare sunt date de tipul
materialelor în contact, de structura şi calitatea straturilor superficiale. Majoritatea
căderilor şi defectelor care au la origine degradarea sau lipsa lubrifiantului duc la
forme de uzură adezivă. Materialele metalice tind să sufere procese de uzură
adezivă dar nu în acelaşi mod şi nici cu aceeaşi intensitate. Un rol important în
mecanismul de aderenţă îl joacă straturile de oxizi şi de contaminanţi, de apă sau
de alte fluide care, inevitabil, se găsesc pe triboelemente. Unele dintre acestea nu
sunt favorabile aderenţei materialelor de bază. Adeziunea este redusă şi prin
creşterea rugozităţii sau/şi a durităţii suprafeţelor în contact. Experimente pentru
evidenţierea uzurii de aderenţă au arătat că procesul se dezvoltă diferit în vid
comparativ cu atmosfera normală. Suprafeţele metalice în vid nu au pe straturile
superficiale oxizii care se formează în atmosferă şi au modififări mai dramatice ale
suprafeţelor, în aceleaşi condiţii de testare [36, 58].
Adeziunea între materialele metalice se poate explica prin transferul de
electroni între suprafeţele contactului, atunci când distanţa dintre suprafeţele de
separare este suficient de mică. Structura cristalină influenţează calitativ şi
cantitativ adeziunea. Metalele cu structură hexagonal compactă au cea mai mică

28
Deteriorări în tribosisteme
tendinţă de adeziune pentru că au planele de alunecare mai distanţate şi sunt mai
puţin ductile decât cele cu feţe centrate sau cu volum centrat (Fig. 2.3).
Fig. 2.3. Influenţa structurii reţelei cristaline asupra tendinţei de aderenţă a metalelor,
exprimată prin coeficientul mediu de adeziune (definit la pagina următoare) [196, 210]
Adeziunea este influenţată şi de reactivitatea chimică şi electropozitivitatea
metalului sau a cuplului de metale. De exemplu, aluminiul este foarte „aderent” pe
alte suprafeţe metalice, ceea ce nu se întâmplă cu metalele nobile. De aici rezultă
importanţa testării proprietăţilor tribologice ale contactului uscat în condiţii cât
mai apropiate de cele reale [22, 30, 33, 38]. Adeziune mai puternică apare între
aceleaşi metale sau aliaje (cum ar fi fier pe fier, sau oţel pe oţel) dar şi pentru alte
combinaţii de materiale metalice diferite. În primii ani după marcarea importanţei
frecării şi uzurii sub denumirea unei ştiinţe – tribologia (în 1954 profesorul englez
D. Tabor a folosit termenul pentru prima oară), multe studii teoretice şi experimentale
au încercat să modeleze şi să cuantifice adeziunea [5, 36, 58, 83, 222, 233]. În
1984 Buckley a studiat adeziunea dintre un indentor conic, prelucrat din diferite
materiale metalice, şi o plăcuţă de fier (tehnic), constatând că deşi a păstrat
constantă forţa de apăsare (0,5mN) pentru realizarea aderenţei dintre suprafeţele
metalice, forţa necesară separării aceloraşi suprafeţe a fost mai mare, pentru oricare
dintre metalele folosite pentru prelucrarea micro-indentorului [36]. Figura 2.4
prezintă sugestiv această concluzie, cât şi solubilitatea metalului indentorului în
fier. Se subliniază astfel că forţa de aderenţă nu poate fi proporţional corelată cu

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
29
solubilitatea metalului în fier şi nici cu mărimea atomului acestuia. Se observă că
fier-pe-fier are cea mai mare forţă de adeziune, adeziunea mai mare între aceleaşi
materiale metalice sau materiale similare fiind constatată şi de alte experimente
[120, 128,142].
Fig. 2.4. Forţa de adeziune a unor metale pe fier şi solubilitatea acestora în fier [36]
Plumbul, staniul, cuprul şi argintul sunt des folosite în aliaje de lagăre
pentru a reduce frecarea prin reducerea, de fapt, a tendinţei de aderenţă cu fusul
(de obicei din oţel), din cauza slabei lor reactivităţi chimice faţă de materialul piesei
în rotaţie. Deşi scumpe, metalele nobile ca argintul şi aurul se folosesc în unele
aplicaţii (roţi melcate şi segmenţi de pistoane, acoperiri pe contactoare electrice).
Materialele impurificate au o tendinţă mai redusă de adeziune, de exemplu, oţelpe-oţel
are o uzură mai redusă decât fier-pe-fier.
Coeficientul mediu de adeziune este definit ca raport între forţa necesară
distrugerii contactului şi forţa de apăsare care produce adeziunea, ca valoare
putând ajunge şi la 20 [36, 246]; de aici şi tendinţa de blocare a contactelor care
suferă un proces accelerat de adeziune. Adeziunea este puternic influenţată de
câmpul termic, care este de cele mai multe ori factorul care o iniţiază şi accelerează.
Procesul poate apărea şi la temperaturi normale sau joase dacă sunt îndeplinite
local condiţiile de realizare a microsudurilor între asperităţi (de exemplu, o sarcină
normală foarte mare, la alunecare cu viteze relativ mici) [70].
Modelele uzurii adezive se bazează pe contactul real al suprafeţelor rugoase
[5, 24, 246, 268]. Când pe două asperităţi în contact, din cauza sarcinii aplicate, se
depăşeşte limita de curgere a cel puţin unuia din materiale, rezultă o micro-sudură
care se va rupe dacă efortul de forfecare exterior este suficient de mare. Această
rupere nu are loc la faţa de separare a celor două materiale, ci în materialul mai

30
Deteriorări în tribosisteme
moale. Rămâne o urmă caracteristică, puţin alungită în sensul de mişcare. Pe
corpul mai dur, micro-volumul aderat, mai moale, este supus în continuare unui
proces de deformare şi de ecruisare, de zgâriere, de către alte asperităţi, în final
detaşându-se parţial sau în mare măsură, sub formă de particule de uzură. Acestea
pot fi smulse sau detaşate împreună cu micro-volume din materialul mai dur.
Kato [135, 136] propune două modele de aderenţă pentru suprafeţele metalice
în contact, cu alunecare. Dacă interfaţa contactului dintre cele două suprafeţe
are suficientă rezistenţă adezivă pentru a se opune alunecării, în zona contactului
apare o deformaţie plastică importantă, sub acţiunea locală a tensiunilor de compresiune
şi forfecare, şi o alunecare extinsă în lungul planelor de alunecare, în
cristalele sau grăunţii cristalini ai zonei deformate. Sub acţiunea combinată de
compresiune şi de forfecare, materialul
mai ductil formează benzi, următoarea
etapă fiind iniţierea fisurii şi propagarea
ei într-un mod combinat de rupere la
tracţiune şi forfecare, în zona din faţa
contactului (Fig. 2.5a). Deformaţia plastică
mare în zona de contact formează
uneori depuneri similare celor de pe tăişurile
de sculă, urmate de iniţierea ruperii
combinate prin tracţiune şi forfecare,
în zona din spatele contactului (Fig. 2.5b).
Când fisura atinge suprafaţa de
contact, se detaşează o particulă de uzură.
Procesul descris în Fig. 2.5 corespunde
unei singure treceri dar, în realitate,
acesta se repetă, statistic, cu diferite intensităţi,
în funcţie de forma asperităţilor,
de tensiunea locală, temperatura instantanee.
Detaşarea particulelor de uzură
se intensifică, rezultând şi alte procese
de uzură, cel mai probabil, cel abraziv.
Cercetătorii au demonstrat că uzura adezivă
nu poate exista independent de
a) b)
Fig. 2.5 Modele pentru uzura adezivă
uzura abrazivă din cauza deformării muchiilor micro-volumelor deja aderate (prin
„laminare” sau comprimare) şi care suferă un proces de ecruisare, devenind mai
dure decât materialul original [78, 83, 175, 246, 258].
Un alt model evidenţiază că ductilitatea mai mare a unuia din materialele în
contact favorizează adeziunea (Fig. 2.6). După ce vin în contact două asperităţi de
durităţi diferite, asperitatea din material mai ductil se deformează iar din cauza
sarcinii normale şi naturii materialelor apar condiţiile creării micro-aderenţei (numită
şi micro-sudură sau micro-joncţiune). Este posibil ca asperitatea să-şi modifice
proprietăţile mecanice prin deformare şi atunci apare o fisură la baza acesteia, care
se propagă până la desprinderea completă, un micro-volum de material rămânând
pe corpul mai dur. În contact acest mecanism se repetă de câte ori se întâlnesc câte

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
31
două asperităţi de pe suprafeţele în mişcare care îndeplinesc condiţiile de aderenţă,
ceea ce justifică modificarea rapidă a topografiei suprafeţelor în mişcare, care participă
la preluarea sarcinii. În plus, asperităţile astfel formate vor intensifica procesul
de uzură abrazivă, caracteristic contactelor uscate, rugoase. În varianta b) din Fig.
2.6 materialul mai moale rămâne ductil iar ruperea va avea şi ea un caracter ductil.
În principiu, materialul rămas pe asperitatea mai dură este mai redus ca volum iar
topografia suprafeţei nu se modifică atât de spectaculos ca în varianta a). Acest
mod de uzură adezivă este preferat pentru lagăre de alunecare [20, 61, 76, 141].
Fig. 2.6. Modelul uzurii adezive [246]
Fig. 2.7. Aliaj de Al-Si transferat pe un
segment de piston. Se poate observa
neuniformitatea procesului [246]
Micro-volumele aderate pot evolua astfel: fie sunt predominant detaşate la
următoarele treceri, fie rămân predominant pe suprafaţa mai dură, formând aşanumita
peliculă de transfer. În unele cazuri materialul aderat este neuniform
distribuit pe suprafţa contrapiesei (Fig. 2.7).
Uzura de aderenţă se dezvoltă şi la dispariţia locală a lubrifiantului, chiar pe
durate scurte, în proces generându-se un câmp termic cu valori mari. Dacă pelicula
de lubrifiant se distruge, chiar parţial, contactul dintre corpuri se face direct pe vârfurile
asperităţilor iar frecarea va genera un câmp termic favorabil producerii unor
micro-suduri, ruperea lor necesitând un consum de energie din ce în ce mai mare;
la începutul procesului de adeziune, continuarea mişcării este încetinită, apoi chiar
blocată. Tot datorită câmpului termic micro-sudurile pot apărea mai repede şi la
sarcini mai mici, generându-se deformaţii plastice sau topiri locale ale materialelor.

32
Deteriorări în tribosisteme
a) formarea unor particule de uzură,
aproape sferice, prin detaşarea de microvolume
de pe ambele suprafeţe.
b) antrenarea pariculei de uzură în contact şi
aplatizarea ei din cauza sarcinii normale în
contact
c) particula de uzură se dezvoltă, se roluieşte
şi continuă să se aplatizeze
d) antrenarea în continuare în contact duce
la mărirea particulei de uzură
Fig. 2.8. Modelul uzurii adezive cu particule-conglomerat de uzură [222, 246]
Stakowiak [246] propune un alt
model de uzură adezivă (Fig. 2.8).
Acesta este confirmat de experimente
[25, 128, 141], mai ales pentru aliaje de
lagăre (Fig. 2.9) [222]. Particulele de
uzură sunt un amestec din cele două
materiale în contact, care cresc în
volum şi sunt presate în contact,
rezultând o structură lamelară, deseori
ecruisată; aceste particule mari şi rezistente
mecanic sunt greu de evacuat
Fig. 2.9. O particulă-conglomerat de uzură [222]
din contact, iar la presiuni mari apar microaderenţe puternice între microvolume
de acelaşi material, unele din particula de uzură şi altele de pe suprafeţele triboelementelor
(Fig. 2.10).
Fig. 2.10. Modelul gripării suprafeţelor din cauza particulelor-conglomerat, generate prin
procese de adeziune între particulele de uzură şi suprafeţele cu care vin în contact [246, 222]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
33
Rezultatul este o uzură abrazivă intensă (tip brăzdare). La un moment dat
particulele de uzură aderă atât de puternic la ambele suprafeţe încât legăturile nu
mai pot fi rupte, şi nici particulele, devenite rezistente mecanic din cauza deformării
repetate, nu mai pot fi forfecate: este forma finală de distrugere prin adeziune,
griparea. Figura 5.54 arată griparea a două roţi dinţate pe care se observă prezenţa
multor particule mari aplatizate (şi din cauza câmpului termic cu valori foarte
ridicate), formate, foarte probabil, după modelul prezentat în Fig. 2.10.
Astfel de particule-conglomerat sunt greu de evacuat din contact iar antrenarea
lor prin contact nu face altceva decât să continue aderarea microvolumelor
de pe ambele suprafeţe. Din cauza aplatizării şi a deformaţiilor plastice ale materialului
„adunat”, acesta suferă ecruisări neuniforme, particula fiind greu de „spart”
sau fragmentat. Aceasta se poate ataşa puternic de una din suprafeţe, generând pe
cealaltă uzură abrazivă, de tip macro-brăzdare. Micro-zone ale suprafeţei libere a
particulei vor adera puternic la suprafaţa materialului de acelaşi fel. Dacă sarcina şi
temperatura în contact cresc (şi firesc se întâmplă aşa, pentru că frecarea particulelor
produce un câmp termic suplimentar iar sarcina va avea variaţii mari din
cauza instabilităţii distanţei între corpurile în contact, instabilitate indusă de
particulele-conglomerat), particulele nu vor mai putea fi detaşate şi nici antrenate
afară din contact. Rezultatul este uzura adezivă severă – griparea.
Unele forme de uzură de aderenţă au denumiri specifice.
Scuffing-ul 2 (Fig. 2.11) este un proces localizat de deteriorare, cauzat de
micro-suduri în fază solidă între vârfurile asperităţilor celor două suprafeţe, fără
topirea locală a suprafeţelor, dar şi o formă de uzură adezivă care apare între suprafeţe
iniţial lubrifiate la care, din diverse cauze, pelicula de lubrifiant se distruge
[2, 34, 57, 60, 63, 302, 304, 264]. Rezultă micro-smulgeri rugoase, cu o densitate mai
mare în zonele de presiune mare de contact şi în zonele cu alunecări mai mari.
Modelul lui Blok (1937) [citat în 63] sugerează că iniţierea scuffing-ului apare
când temperatura totală în contact atinge anumite valori specifice cuplului de materiale
pentru iniţierea adeziunii, mai ales când pelicula de lubrifiant este subţire sau
chiar inexistentă local. Temperatura totală are două componente: o parte caracteristică
volumului pieselor – o temperatură medie (relativ uşor de măsurat sau calculat), peste
care se suprapune o creştere instantanee, locală, a temperaturii suprafeţelor în contact.
Temperatura instantanee, mult mai mare decât valoarea medie din volumul pieselor,
poate atinge un prag critic, de la care se iniţiază scuffing-ul. Şi alţi factori contribuie la
declanşarea acestuia: suprasarcină, şoc mecanic, rugozitate mare (fie doar şi locală),
raportul între alunecare şi rostogolire. Totuşi, temperatura instantanee nu este un
criteriu suficient pentru estimarea cu o bună probabilitate a existenţei scuffing-ului. De
exemplu, s-a constatat că prezenţa oxigenului în lubrifiant întârzie apariţia scuffingului,
pentru anumite cupluri de materiale, din cauza formării unor pelicule protectoare
şi rezistente de oxizi [221, 231].
2 scuff – a merge / a umbla târşâind / târând picioarele; a râcâi; a roade; scuffed – ros, zgâriat (extras
din Dicţionar englez-român, Leviţchi L., Bantaş A., Ed. Teora, 2003); în sens tehnic cuvântul
scuffing s-a îndepărtat de sensul literar, şi înseamnă proces de deteriorare şi de uzură, rezultatul
vizibil având urme în sensul de mişcare.

34
Deteriorări în tribosisteme
a) Pe un cilindru de piston din fontă [366] b) Urme de scuffing la partea superioară a
alezajului cămăşii de cilindru din a) [366]
c) Pe un tachet [83]
Fig. 2.11. Aspecte macro ale scuffing-ului
Scuffing-ul este specific elementelor de maşini cu mişcare de alunecare (un
exemplu este dat în Fig. 2.11a şi b pentru cilindrii de piston şi cămăşile lor) sau cu
mişcare combinată, de rostogolire cu alunecare: la roţi dinţate, la sistemul cametacheţi
(Fig. 2.11c şi Fig. 2.12) etc.
Fig. 2.12. Arbore cu came cu suprefeţele de lucru deteriorate
prin smearing (uzură adezivă) [275]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
35
Smearing-ul 3 este o formă particulară de uzură de adeziune, caracterizată prin
transferarea materialului de pe o suprafaţă pe alta [268, 302]. Apare de obicei în
tribosisteme cu corpuri relativ dure (la rulmenţi), la mişcări de alunecare şi rostogolire
cu alunecare (mare), sub sarcină, în prezenţa unui câmp termic cu valori atât de mari,
încât în oţeluri apar condiţii locale de călire repetată. Cauzele apariţiei smearing-ului
pot fi multiple, uneori chiar suprapunându-se. Un singur exemplu aici: în lipsa unui
lubri-fiant sau în prezenţa unui lubrifiant neadecvat, care nu produce sau nu mai poate
produce peliculă. De exemplu, din cauza scăderii drastice a vâscozităţii, frecarea între
suprafeţele laterale ale rolelor unui rulment şi colivie poate crea condiţiile apariţiei
smearing-ului. Iniţial, când apare contactul direct între suprafeţe, frecarea de alunecare
se caracterizează prin valori mari ale coeficientului de frecare, generând, deci, un câmp
termic care va permite sudarea asperităţilor şi transferul localizat de material. Dacă
mişcarea mai poate continua, aceste micro-aderenţe, în funcţie de mişcarea triboelementelor,
se distrug prin forfecare (mai ales la alunecare) sau prin smulgerea unui
micro-volum din materialul mai moale (la rostogolire cu alunecare). Deşi acest proces
de distrugere prin aderenţă este recunoscut ca atare, unii specialişti îl numesc şi
scoring 4 , mai ales în legătură cu distrugerea roţilor dinţate [60], dar şi pentru rulmenţi
(Fig. 2.13). Micro-craterele rezultate în urma distrugerii micro-aderenţelor (microsudurilor)
locale, pot avea forma de micro-ciupitură aproape sferică sau de microlacrimă
(la roţi dinţate, în zonele cu rostogolire cu alunecare, sau la rulmenţi, când din
diverse cauze apare o alunecare forţată între elementele acestora). Pe suprafeţele
laterale ale rolelor de rulmenţi în contact cu colivia, urmele de smearing pot avea o
Fig. 2.13. Scoring pe inelul unui rulment [280]
3 smear – a păta, a murdări, a mânji, a mâzgăli (extras din Dicţionar englez-român, Leviţchi L.,
Bantaş A., Ed. Teora, 2003); sensul tehnic al cuvântului s-a îndepărtat de sensul literar dar aspectul
macro al deteriorării este cel de pată.
4 score – urmă, semn; tăietură, crestătură; zgârietură; a face crestături (extras din Dicţionar
englez-român, Leviţchi L., Bantaş A., Ed. Teora, 2003). În sens tehnic scoring este definit ca
„zgârieturi adânci pe suprafaţa unei piese” [57]

36
Deteriorări în tribosisteme
formă curbă, indicând o mişcare de alunecare, dar cu traiectorie curbă (Fig. 2.13).
Exemple de suprafeţe distruse prin smearing sau scoring vor fi detaliate în
următoarele capitole.
Contactul direct între asperităţi şi sarcina mare în contact produc concentrări
localizate de tensiuni care pot genera fisuri şi exfolieri, accelerând procesul de
distrugere a suprafeţelor. Dacă suprafeţele sunt din materiale similare, urmele de
smearing sunt asemănătoare, în cazul materialelor cu structuri şi compoziţii
diferite, uzura de tip smearing sau scoring diferă pe cele două suprafeţe.
a) pe arborele unui pinion de la cutia de b) pe capetele bolţului unui
viteze a unui automobil [321]
piston de motor [314]
Fig. 2.14. Galling (uzură adezivă severă)
Galling-ul 5 este o formă severă de deteriorare cu forfecare şi detaşare localizată
de material, macroscopică, rezultatul fiind zone foarte rugoase, bombări prin
deformare plastică, peste nivelul suprafeţei iniţiale, implicând şi curgeri plastice
şi/sau transfer de material (Fig. 2.14) [325, 328, 340]. Procesul este iniţiat la o depăşire
a unei presiuni limită de contact, putând fi un precursor al ruperii. Dacă materialele
în contact sunt similare, uzura de aderenţă se manifestă pe ambele suprafeţe;
apar micro-joncţiuni mai dese iar ruperea, funcţie de sarcina locală şi de geometria
asperităţilor, are loc când pe o suprafaţă, când pe alta. Este cazul contactului
oţel-pe-oţel, slab lubrifiat, ca la roţi dinţate. Dacă temperatura creşte, lubrifierea
devine ineficientă iar procesul se intensifică: creşte numărul de particule detaşate
dar şi volumul lor.
5 gall – jupuitură, julitură; rosătură; a juli, a roade; galling – care roade (extras din Dicţionar
englez-român, Leviţchi L., Bantaş A., Ed. Teora, 2003). În sens tehnic cuvântul galling înseamnă „o
aderenţă localizată, rzultată prin sudare, urmată de spalling (exfoliere, detaşare) şi creşterea rugozităţii
suprafeţelor metalice în contact cu mişcare, ca rezultat al frecării excesive şi a contactului metal-pemetal
pe zone (asperităţi) înalte” [57].

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
37
Mecanismele uzurii de aderenţă se particularizează funcţie de un pachet de
factori, care include: perechea de materiale în contact, tipul mişcării şi al regimului
de ungere, calitatea suprafeţelor, condiţii de mediu – mai ales temperatura şi agresivitatea
chimică [253, 246, 258]. Trebuie reţinut că distrugerea prin aderenţă ca
mecanism predominant este rapidă, necontrolabilă odată iniţiată.
Fără a avea pretenţia că sunt analizate toate tipurile de mecanisme de uzură
de aderenţă, în continuare sunt date câteva exemple.
Contactul polimer–metal se poate caracteriza printr-o uzură de aderenţă
mai puţin agresivă [67, 79, 104, 112, 225, 226]. În aceste contacte se distruge de
obicei piesa din masă plastică iar cea metalică poate fi recondiţionată uşor.
Adeziunea polimerilor poate avea doar o componentă mecanică (mai rar, în
cazul polimerilor cu slabă reactivitate chimică), o componentă chimică sau o
combinaţie a celor două.
Dacă regimul de frecare nu produce un câmp termic cu valori semnificative
în polimer atunci topografia suprafeţei cu care vine în contact polimerul (de obicei
mai dură, chiar metalică) este un factor foarte important. Cercetări recente au arătat
că o mai bună comportare la uzură a polimerului pe suprafeţe metalice implică un
anumit interval al valorilor parametrilor de rugozitate şi nu existenţa suprafeţelor
superfinisate. Aşa cum se sugerează şi în Fig. 2.15, o suprafaţă prea netedă (a) nu
permite ancorarea (fixarea) mecanică a particulelor de polimer şi formarea peliculei
de transfer (contiunuă sau nu) care are rol important în reducerea frecării şi uzurii.
a)
b)
Fig. 2.15. Influenţa topografiei suprafeţei dure asupra
uzurii adezive a unui polimer [79, 50, 207]

38
Deteriorări în tribosisteme
Adeziunea ca proces mecanic poate fi exemplificată pentru politetrafluoretilenă
(PTFE) pe oţel. Din cauza slabei reactivităţi chimice, uzura acestui cuplu de
materiale poate fi considerată doar de natură mecanică (adeziune şi abraziune)
(Fig. 2.16). Componenta de aderenţă nu are aceeaşi intensitate pe durata mişcării
triboelementelor, fiind dominantă la începutul mişcării [99, 246, 266].
Fig. 2.16 Model al uzurii adezive pentru PTFE alunecând
pe o suprafaţă metalică [99, 246, 266].
Mecanismul de transfer al polimerului are trei etape (fig. 2.16): I - formarea
stratului iniţial de transfer, prin ancorarea micro-plachetelor sau benzilor în asperităţile
piesei mai dure; II - creşterea micro-plachetelor depuse; III - detaşarea lor de
pe substrat sau numai detaşarea celor superficiale. Benzi foarte fine de PTFE (a≅0,3
µm în lungime şi b≅20...30 nm în grosime) se transferă pe suprafaţa metalică conjugată
(v. Fig. 2.41b). Acest transfer nu este cauzat de topirea polimerului. Pelicula de
transfer creşte în grosime, bucăţile fine de polimer sunt împinse în depresiunile
profilului, adunându-se în insuliţe mai mari din cauza alunecării repetate. Procesul
de detaşare şi transferare nu are loc într-un singur sens, mai ales după ce stratul
iniţial, legat doar prin forţe van der Waals, uneori însoţite de forţe electrostatice
sau cu legături de hidrogen, nu mai participă direct la frecare. Astfel, microplachetele
de PTFE migrează în contact în sensul de alunecare şi cresc în mărime. O
dată formată o peliculă care depăşeşte profilul, foiţele sunt roluite şi detaşate mai
uşor.

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
39
În cazul lubrifierii, pelicula de transfer se formează preferenţial la începutul
şi sfârşitul alunecării, când există contact direct între suprafeţe, redus apoi, de
formarea, cel puţin parţială, a peliculei de lubrifiant [8, 9, 123, 127, 266]. O parte din
foiţele aderate sunt antrenate de fluid.
Adeziunea între suprafeţe polimerice în mişcare este de intensitate moderată
din cauza naturii chimice a lanţurilor moleculare. Apar doar legături van der
Waals, procesul de aderenţă fiind puternic dependent de variaţia temperaturii
(chiar de ordinul a 10…20°C), la care se adaugă factori ca presiunea în contact şi
viteza, ajungându-se la forţe mari de frecare pentru anumite cupluri de polimeri,
la înmuierea straturilor superficiale. Adeziunea are o pondere mare până la
înmuierea straturilor superficiale din cauza căldurii degajate prin frecare, după
care uzura se manifestă mai intens prin detaşare de material vâscos prin
deformare-roluire-detaşare; în acest proces de uzură, din cauză că mişcarea se face
între pelicula de transfer şi polimer dar şi pentru că în contact sunt antrenate în
mişcare de rostogolire particule de uzură (ca nişte „role” moi), frecarea este mai
redusă decât în procesul în care predomină aderenţa [127, 176].
La contactul ceramică – metal, adeziunea se datorează afinităţii lor chimice.
Din cauza diferenţei de duritate, de obicei metalul se transferă pe ceramică.
Adeziunea, calitativ şi cantitativ, depinde de ductilitatea metalului. De exemplu,
bronzurile sau alama generează pe ceramică, prin transfer, pelicule relativ groase,
continue, dar oţelul şi fonta se transferă sub formă de filme fragmentate, dure, care
nu reduc frecarea şi din cauza ecruisării particulelor detaşate.
Uzura de aderenţă la compozite polimerice depinde atât de natura matricii
(a polimerului), cât mai ales de tipul materialului de adaos (pulberi, fibre lungi sau
scurte, orientate sau nu).
Fig. 2.17. Modelul uzurii adezive pentru composite polimerice cu pulberi,
aplicabil în special compozitelor cu matrice de PTFE [9, 67, 266]
Pentru compozite cu pulberi metalice, modelul se bazează pe lucrările lui
Gong [99, 100] dar şi pe studiile efectuate asupra compozitelor PTFE+bronz [9, 67,
226], PTFE+carbon+grafit [226]. Se disting tot trei etape ca şi în uzura polimerului
(Fig. 2.17):
I - constituirea primului strat transferat care poate sau nu să fie complet,
funcţie de concentraţia de PTFE la suprafaţă; se transferă nu numai PTFE dar şi

40
Deteriorări în tribosisteme
particule fine din materialul de adaos; mecanismul este la început preponderent
mecanic pentru ambele materiale, apoi se pot forma legături chimice sub acţiunea
presiunii şi a câmpului termic între particulele de pulbere şi substrat;
II - continuarea transferării PTFE dar şi a materialului de adaos în straturi
succesive dar nu egale ca înălţime, funcţie de profilul anterior;
III - detaşarea parţială a stratului transferat, din cauza slabei aderenţe între
straturile depuse peste stratul iniţial.
Transferul unui compozit PTFE+60% bronz pe o rolă de oţel este prezentat
în Fig. 2.18a iar Fig. 2.18b este o imagine a aceleaşi role, obţinută la microscopul
optic.
Fig. 2.18. Uzură adezivă pe rolă de oţel după testare pe saboţi din PTFE +60% bronz, regim
uscat v=0,5m/s şi p=0,79 MPa [67, 265, 266]
c) după alunecare în apă în circuit deschis
pe compozitul PTFE+60% bronz; v=0,5m/s
şi p = 1,53 MPa
d) transfer preferenţial de PTFE la marginea
contactului cu sabotul pentru aceeaşi rolă,
şi acelaşi test dat în c)
Fig. 2.19. Transfer de PTFE şi bronz pe o rolă de oţel [225, 226]
Reducerea uzurii compozitului comparativ cu cea a PTFE este pusă pe seama
acţiunii de preluare a sarcinii de către materialul de adaos [9, 23, 29, 67, 132].
Mai mult, metalele au o bună conductivitate termică şi o ductilitate care asigură o
conformabilitate mai bună a contactului. Pulberile ductile, cum este cazul celor din
bronz, participă la formarea peliculei de transfer, granulele fiind capturate, apoi
laminate pe suprafaţa conjugată. Între substrat şi aceste granule depuse şi
deformate, se formează legături chimice (metalice) mult mai stabile, au loc procese
locale de difuzie până la completarea stratului depus iniţial direct pe suprafaţă.

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
41
Următoarele depuneri de PTFE sau/şi de
granule au loc pe acest strat, dar procesul este
mult încetinit din două cauze: PTFE este captiv
între granulele metalice şi foiţele se formează şi se
desprind mai greu, iar stratul transferat pe contrapiesă
este mai stabil, migrarea şi detaşarea foiţelor
de PTFE fiind mult împiedicată de prezenţa microgrăunţilor
metalici şi în stratul transferat (Fig.
2.18). În regim uscat apar şi particule de uzură
mari, tip conglomerat, după modelul prezentat în
Fig. 2.8, prin desprinderea de material compozit
atât din piesa iniţială cât şi din pelicula de
transfer. Particula de uzură din Fig. 2.20 confirmă
procesul de aglomerare şi aplatizare, de
laminare şi ecruisare [266]. Intensitatea generării
peliculei de transfer între compozitul
polimer + pulbere şi suprafaţa metaică este
puternic influenţată de tipul regimului (Fig.
2.21): a) în regim uscat procesul de formare
prin aderenţă a peliculei de transfer este intens,
cu detaşarea de particule mai mari, uşor
alungite în direcţia de alunecare; detaşarea
este favorizată de înmuierea matricii polimerice
din cauza câmpului termic generat prin
frecare; b) la ungere cu apă, transferul este
mult redus din cauza formării unui regim
mixt şi a evacuării rapide a cădurii din contact,
fapt ce nu mai permite înmuierea stratului
superficial al compozitului.
În cazul când unul sau ambele materiale
sunt compozite, uzura de aderenţă are caracterul
predominant al matricii compozitului. O
intensificare a uzurii de aderenţă în cazul unui
compozit este pusă pe seama alegerii necorespunzătoare
a materialelor componente [67, 32].
Cuplul de materiale ceramică – polimer
este rar utilizat în primul rând din cauza
diferenţei mari de proprietăţi mecanice.
Procesul de aderenţă între suprafeţe ceramice
este foarte slab din cauza reactivităţii
chimice slabe a componentelor structurale.
Avantajul este eclipsat de slaba rezistenţă la
şoc mecanic şi oboseală şi de conductivităţile
termice reduse [4, 31, 249]. Contactul ceramică
- ceramică este caracterizat printr-o pondere
mai mică a uzurii de aderenţă, comparativ cu
Fig. 2.20. Particulă de uzură [226]
a) suprafaţa iniţială a rolei de oţel
b ) suprafaţa rolei după frecare uscată
pe compozit PTFE + 32% carbon + 3%
grafit la v = 1 m/s şi p = 0,76 MPa
c) rolă după alunecare în apă, pe acelaşi
compozit v=3 m/s şi p=4,6 MPa
Fig. 2.21. Proces de transfer al
compozitului pe rola de oţel [226]

42
Deteriorări în tribosisteme
alte procese de uzură: uzura abrazivă, cea de impact etc., din cauza structurii tipice
a acestor materiale [4, 5]. Teste efectuate în vid şi în gaze, cu alunecare între
triboelemente din aceleaşi ceramice policristaline, caracterizează acest contact prin
coeficienţi mari de frecare (0,5...0,9 [245]), valorile fiind mai mici decât cele obţinute
în aceleaşi condiţii pentru metale în vid, ceea ce demonstrează o mai slabă tendinţă
de aderenţă a ceramicelor.
Uzura contactului ceramică–metal poate avea o componentă adezivă substanţială,
în funcţie mai ales de tipul materialului metalic, de temperatura în
contact şi de susceptibilitatea metalului de a suferi un proces de tribocoroziune
[248]. În Fig. 2.22 sunt prezentate două modele ale uzurii aderente pentru
alunecare între o ceramică şi un material metalic [156, 246]. Câteva exemple de
uzură adezivă între ceramică şi material metalic sunt date în Fig. 2.23 şi Fig. 2.24.
Fig. 2.22. Modelul uzurii adezive pentru contactul ceramică – metal fără reactivitate chimică
între materialul metalic şi ceramică [22, 246]
a) aliaj moale (alamă) b) aliaj dur (fontă)
Fig. 2.23. Analiză SEM a peliculei metalice, transferate pe ceramică (alumină),
la temperatura camerei [246]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
43
Fig. 2.24. Peliculă de transfer la alunecarea în regim uscat între ceramică
şi fontă cenuşie, la 400ºC[209]
În cazul unei reactivităţi chimice între cele două materiale în contact, uzura
adezivă este însoţită de procese mai intense de uzură abrazivă deoarece, de cele
mai multe ori, produsele reacţiilor chimice nu sunt rezistente mecanic şi după
formare sau/şi aderare, sunt detaşate, fie prin abraziune, fie printr-un proces de readerenţă
pe suprafaţa metalică. Figura 2.25 prezintă sugestiv posibile etape ale
formării peliculei de transfer în cazul unei reactivităţi chimice între triboelemente.
Fig. 2.25. Modelul uzurii de aderenţă între ceramică şi material metalic, cu formarea unei
pelicule de transfer [121, 156]

44
Deteriorări în tribosisteme
Griparea este o formă extremă de uzură adezivă prin care, în urma dispariţiei
momentane şi parţiale a lubrifiantului, a straturilor protectoare ale suprafeţelor
în contact, datorită concentrării de tensiuni şi a unei temperaturi ridicate, se produc
multe micro-suduri şi smulgeri ale suprafeţelor în contact, lăsând urme adânci,
modificând vizibil topografia şi forma pieselor, acestea devenind inutilizabile.
Griparea poate fi considerată termică sau atermică. Prima variantă este un
proces de dezvoltare a micro-sudurilor sub un câmp termic intens, provocat de frecare
şi/sau de mediul de lucru. În al doilea caz micro-surile sunt rezultatul unei
încărcări excesive a contactului, dar câmpul termic în contact nu variază semnificativ
(este cazul mişcărilor relative cu viteze foarte mici).
Figura 2.26 prezintă urme de gripare,
rezultate după câteva minute de testare
a unei unsori pe tribomodel rolă pe
rolă [70] în condiţiile: ungere cu unsoare,
viteză periferică de ~2 m/s, sarcină specifică
normală de 150 N/mm. Având în vedere
distrugerea rapidă a suprafeţei rolelor
este evident că unsoarea testată nu este
recomandată pentru setul de solicitări impus
(sarcină, viteză şi temperatura mediului
ambiant).
Defecţiunile de ungere, vâscozitatea
scăzută a lubrifiantului, dilatările excesive,
sarcinile cu şoc sau suprasarcini mari,
deformaţiile elasto-plastice mari, având ca
rezultat încărcări locale exagerate ale contactului,
sunt unele din cauzele uzurii
severe de aderenţă, până la faza de gripare
(Fig. 2.27).
Fig. 2.26. Gripare atermică: temperatura
mediului: -10°C. Vedere de sus
a unei role testate [70]
Fig. 2.27. Iniţierea gripării pe un arbore pinion [339]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
45
2.4. Uzura abrazivă
Uzura abrazivă [42, 210, 236, 238, 243, 283] este cauzată de particule sau
asperităţi dure, forţate să se mişte faţă de un solid mai moale şi este un proces
mecanic cu caracteristici specifice, dependente calitativ şi cantitativ de forma şi
calitatea suprafeţelor în contact, de proprietăţile mecanice ale straturilor superficiale,
de sarcina şi viteza relativă a corpurilor. Pe durata frecării proprietăţile
mecanice şi micro-topografia straturilor superficiale şi a particulelor implicate în
frecare se pot schimba, determinând modificări ale procesului abraziv.
În funcţie de natura contactului şi de mecanismele implicate în procesele
abrazive, se discută despre:
- uzură abrazivă – ca mecanism de deteriorare a straturilor superficiale în
mişcarea relativă a două corpuri solide rugoase (aşa numita uzură cu/între „două
corpuri”, dar şi în tribosisteme tip „trei corpuri”
(corpuri solide în mişcare relativă cu interpunere
de particule solide de dimensiuni relative
mult mai mici) [95, 246],
- eroziune – ca rezultat al impactului
particulelor solide pe suprafeţele corpurilor
solide [5, 152, 153],
- cavitaţie – ca mecanism de deteriorare
specific mişcării unui fluid pe lângă un solid,
cauzat de impactul fluidului asupra suprafeţei,
dar şi de implozia bulelor de gaz generate de
curgerea fluidului [46, 143, 188].
Unii specialişti consideră că în multe
aplicaţii există condiţii de dezvoltare a unor
procese combinate de eroziune-coroziune [134,
145, 181], eroziune-cavitaţie [250] sau că
predomină unul din ele [134, 320].
Figura 2.28 prezintă schematic formele de
uzură abrazivă. Cele două straturi superficiale
ale corpurilor în contact pot fi ierarhizate în
unul moale şi unul comparativ mai dur. Uzura
abrazivă este rezultatul unor procese complexe,
care se dezvoltă simultan, de tip:
- micro-aşchiere,
- microbrăzdare,
- micro-fisurare sau micro-spargere,
- oboseală superficială,
În aplicaţii unul din aceste procese poate să
predomine.
În funcţie de natura şi proprietăţile materialelor
în contact, de caracteristicile mediului
Fig. 2.28. Procese abrazive
la alunecare

46
Deteriorări în tribosisteme
(în special temperatura şi compoziţia), de sarcina şi viteza relativă, unul sau o
combinaţie de procese abrazive poate predomina.
Formele de uzură abrazivă pot avea evoluţii rapide şi, dacă nu sunt controlate
sau minimalizate, implică cheltuieli considerabile în exploatarea sistemelor
tehnice, fie pentru piese de schimb, fie pentru remedierea avariilor provocate de
uzura abrazivă în principal. În anul 2000, Neale aprecia că din totalul costurilor
antrenate de uzură, 63% revine abraziunii, 28% pentru uzură adezivă şi fretting, şi
numai 11% pentru eroziune şi oboseală superficială [179]. Deşi alţi specialişţi nu
recunosc un procent atât de mare pentru primul tip de uzură, acceptă că multe din
căderile sistemelor mecanice sunt provocate de un contact direct, apărut din diferite
cauze (întreruperea alimentării cu lubrifiant, un lubrifiant greşit selectat, impurificări
ale mediului şi/sau ale lubrifiantului, deteriorarea topografiei suprafeţelor
astfel încât pelicula portantă nu se poate forma, greşeli de proiectare a contactelor
uscate fără luarea în considerare a presiunii maxime, a fluxului termic generat prin
frecare şi a dinamicii proprietăţilor mecano-termice-chimice ale triboelementelor
etc.).
Procesul de micro-aşchiere (Fig. 2.29) apare la mişcarea unei asperităţi sau
la mişcarea unei particule solide faţă de o suprafaţă a unui corp solid. Această
formă de uzură constă în zgârierea şi detaşarea de particule din stratul mai moale,
de către proeminenţele stratului
mai dur. Între două corpuri în
mişcare relativă, procesul poate
fi iniţiat pe ambele suprafeţe,
chiar dacă, statistic, proprietăţile
lor mecanice sunt foarte apropiate.
Local pot exista mici variaţii
ale durităţii, ale topografiei
suprafeţei, asperităţile acţionând
ca nişte micro-muchii tăietoare
sau ca micro-indentoare. Procesul
este iniţiat şi dacă în contact
Fig. 2.29. Aspect tipic al uzurii abrazive pe o
suprafaţă metalică [179]
pătrund particule mai dure, care
prin antrenare, aşchiază suprafeţele.
De multe ori acest proces de uzură abrazivă este direcţionat pe unul din
corpuri, prin alegerea cuplului de materiale, a calităţii suprafeţelor, astfel încât să
fie mai intens pe piesa ieftină sau/şi mai uşor de înlocuit.
Micro-brăzdarea poate fi asociată cu un proces de oboseală prin microdeformare
plastică locală şi detaşare de material (Fig. 2.28b). Iniţial, la trecerea unei
asperităţi sau a unei particule mai dure peste un material mai ductil, forma urmei
lasată se caracterizează printr-o adâncitură centrală, mărginită de material împins
lateral, deasupra nivelului iniţial al suprafeţei. Cum tensiunile au depăşit limitele
de curgere ale materialului ductil, la următoarea trecere a altei asperităţi sau
particule, materialul din mariginile urmei anterioare este iarăşi deformat plastic,

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
47
poate apare şi un fenomen de ecruisare şi chiar detaşarea unei părţi din acest
micro-volum puternic solicitat.
Micro-brăzdarea depinde de natura materialului. La cele ductile urmele iniţiale
au margini proeminente, formate din materialul împins în lateral, pe când la un
material casant, micro-brăzdarea este însoţită de micro-spargeri ale zonelor laterale ale
urmei. Urma lăsată de trecerea asperităţii mai dure, de deformarea şi eventual
detaşarea materialului mai moale, poate avea două forme (Fig. 2.30): a) materialul mai
ductil este extrudat (împins) lateral, deasupra suprafeţei iniţiale dar la următoarele
treceri poate fi aşchiat, forfecat sau comprimat, b) pe un material mai dur, trecerea unui
indentor (a unei asperităţi) poate provoca ruperea marginilor urmei din cauza
concentrării tensiunilor la marginea ei.
Când o asperitate dură este suficient
de rezistentă pentru a forma o urmă
pe contrapiesa în mişcare de alunecare,
particulele de uzură se pot forma în trei
moduri [21] (Fig. 2.31): a) prin aşchiere –
când se formează particule de uzură
lungi, răsucite, frecarea este mică dar
uzura intensă; b) prin depunere pe tăiş –
când la vârful asperităţii mai dure se
Fig. 2.30. Influenţa naturii materialului
asupra urmei de uzură abrazivă
formează o depunere care rămâne acolo,
lucrând ca un tăiş încărcat care continuă
aşchierea, alunecarea având loc la baza
muchiei încărcate, unde transferul adeziv
continuă să crească lent, rezultând un proces combinat de adeziune şi
abraziune. La un moment dat, materialul aderat se rupe (de observat că, deşi rezultatul
acestui mecanism de distrugere a stratului superficial este de tip abraziv,
acesta începe cu un proces de deformare şi adeziune a materialului mai moale); c)
prin zgâriere – când particulele de uzură nu se detaşează de la prima trecere, ci la
următoarele, acestea fiind mai fine faţă de cele rezultate în primele cazuri.
Fig. 2.31. Forme de uzură abrazivă [21]

48
Deteriorări în tribosisteme
Forma şi mărimea asperităţilor (în special
unghiul la vârf şi înălţimea lor) şi diferenţa
între proprietăţile straturilor superficiale
dau naştere la procese abrazive diverse.
În Fig. 2.32 sunt date forme de uzură abrazivă,
caracteristice, de obicei, unei diferenţe
mai mari între proprietăţile mecanice ale materialelor
în contact (polimer–metal, oţel–
material antifricţiune de lagăr etc.). Forma
asperităţii mai dure poate fi aproape plată (a)
până la foarte ascuţită (d şi e).
Micro-fisurarea la trecerea unei asperităţi
sau particule este caracteristică materialelor
mai dure, casante. S-au evidenţiat trei
moduri de micro-fisurare (Fig. 2.33), în funcţie
de mărimea sarcinii: a) micro-fisuri orientate
la ~30º la forţe normale mici, b) microfragmentări
localizate la forţe mai mari, c)
micro-fragmentare locală şi o fisură mediană
îngustă şi adâncă, la forţe mai mari (care în
final poate provoca spargerea piesei, nu numai
deteriorarea stratului superficial) [176].
a) netezire
b) brăzdare ductilă
c) aşchiere ductilă + fisurare superficială
d) aşchiere + fisurare, proces mai intens
e) „aşchiere” casantă
Fig. 2.32. Modele de uzură pentru
trecerea asperităţi dure pe o suprafaţă
ductilă [7]
Fn1
Fn2 > Fn1
Fn3 > Fn2
Fig. 2.33. Moduri de micro-fisurare a materialului casant, în funcţie de sarcina normală
aplicată în alunecare [176]
Detaşarea particulelor de uzură la trecerea unei asperităţi sau particule poate
fi şi rezultatul unui proces de oboseală (Fig. 2.28d), caracteristic în special ceramicelor.
La primele trecerei ale unei asperităţi are loc un proces de micro-zgâriere,
dar solicitările repetate în contact pot genera, la un moment dat, o micro-fisură la
graniţa grăunţilor cristalini, care se dezvoltă rapid, provocând dislocarea întregului
grăunte la alte treceri ale asperităţii. Procesul este uneori intens, mai ales la materialele
ceramice cu grăunţi cristalini mult diferiţi ca formă şi structură [234, 246].
Uzura abrazivă poate fi analizată şi din punctul de vedere al modului în care
asperităţile dar mai ales particulele, participă la procesul abraziv. Pot exista două
situaţii (Fig. 2.34):
- asperităţile sau particulele sunt, pe toată durata mişcării, în contact cu
celălalt corp (aşa-numitul model cu două corpuri abrazive),
- prezenţa celui de-al treilea corp [95].

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
49
a) Modelul uzurii abrazive cu două corpuri [246]
b) Modelul uzurii abrazive cu al treilea corp [246], c)
Fig. 2.34. Modele ale uzurii abrazive şi un exemplu în c): o urmă tipică de uzură abrazivă, pe
un rulment care a funcţionat cu lubrifiant contaminat cu particule solide, procesul abraziv
decurgând conform modelului b) [307]
Sasada le-a diferenţiat încă din 1985 [222]: primul proces de uzură abrazivă
poate fi asociat cu trecerea asperităţilor „fixate rigid” într-unul dintre cele două
corpuri solide şi, în general predomină micro-aşchierea. Acest proces este principiul
de funcţionare a multor scule aşchietoare din compozite cu pulberi dure într-o
matrice ceva mai ductilă, cum ar discurile abrazive: urmele de uzură apar relativ
continue şi având aceleaşi direcţii cu cea a mişcării de alunecare a sculei. În al doilea
caz, micro-particulele solide sunt antrenate între cele două corpuri în mişcare
relativă, proces caracteristic, de exemplu, rulmenţilor cu lubrifiant contaminat,
lagărelor care funcţionează cu peliculă portantă gazoasă, dar care antrenează şi
impurităţi. Particulele au o mişcare spaţială, mult mai complexă decât mişcarea
macro-corpurilor analizate, nefiind mereu în contact cu suprafeţele solide. Presiunea
lubrifiantului în contact acţionează pe suprafaţa particulei determinându-i o mişcare
complexă. Rezultă urme discontinue de uzură abrazivă, cu direcţii aleatoare faţă de
mişcarea de alunecare (Fig. 2.34c). Specialiştii apreciază că uzura abrazivă a unui
tribosistem cu al treilea corp poate fi şi de zece ori mai puţin intensă comparativ cu
acelaşi sistem funcţionând în contact direct al corpurilor solide [128].
Intensitatea procesului abraziv depinde şi de evoluţia în timp a unor parametri,
cum ar fi duritatea superficială a corpurilor (prin ecruisare la trecerea repetată
a asperităţilor), forma asperităţilor sau a particulelor participante (Fig. 2.35),
sarcina şi viteza. În funcţie de proprietăţile mecanice, particulele antrenate în contact
se pot aplatiza, sparge, rotunji, ceea ce, de exemplu, într-un contact lubrifiat ar
reduce rata uzurii, dacă se poate menţine regimul de ungere cu peliculă fluidă.

50
Deteriorări în tribosisteme
a) Particule iniţiale rugoase b) Particule sferoidale mai puţin rugoase
Fig. 2.35. Modificarea intensităţii uzurii în timp o dată cu
modificarea formei particulelor celui „de-al treilea corp” [62]
În general funcţionarea pieselor din oţel este proiectată în prezenţa unui
lubrifiant capabil să genereze o peliculă portantă, care să minimalizeze substanţial
probabilitatea contactului direct dintre asperităţi, reducând astfel uzura abrazivă.
În plus în lubrifiant sunt adăugaţi aditivi care să favorizeze un regim de lubrifiere
limită [84, 101] chiar la viteze mici (la pornire, la oprire etc.). În cazul contactului
uscat intensitatea uzurii abrazive depinde de structura oţelurilor în contact şi de
calitatea suprafeţelor, de mărimea sarcinii şi vitezei, de tipul mişcării. Figura 2.36
prezintă câteva modele de procese abrazive pe oţel. În realitate procesul abraziv al
pieselor din oţel în contact direct este mult mai complex, fiind însoţit şi de uzură
adezivă, de intensificarea câmpului termic, de creşterea progresivă a rugozităţii,
procese care se accelerează reciproc, până la distrugerea pieselor.
a) Structura sferică a incluziunilor
mai dure nu împiedică deformarea
plastică a fazei mai ductile, rezultând
o uzură abrazivă intensă.
b) Incluziunile de cementită lamelară
în perlită reduc uzura abrazivă.
c) Grăunţii sferoidali de carburi
reduc uzura abrazivă. mai ales în
contact cu particule mai fine; prezenţa
lor blochează direct sau reduce
brăzdarea sau /şi micro-aşchierea
Fig. 2.36. Modele de uzură abrazivă pentru oţeluri [246]
Uzura abrazivă la cuplul de frecare ceramică-ceramică are forme caracteristice
din cauza durităţii mari a corpurilor în contact. Dacă mişcarea şi sarcina sunt
uniforme, uzura abrazivă este, în general, redusă. Există aplicaţii atât cu mişcare de

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
51
alunecare (etanşări frontale etc.) cât şi cu rostogolire (rulmenţi ceramici [334]).
Procesul abraziv la ceramice se caracterizează prin detaşarea grăunţilor cristalini,
fiind influenţat de mărimea şi structura acestora.
Uzura de abraziune poate fi consecinţa altor procese de deteriorare. De
exemplu, particulele detaşate prin procesul de oboseală superficială, cele formate
prin ruperea micro-volumelor implicate în aderenţă, constituie promotori ai uzurii
abrazive pentru contactele ceramică-ceramică.
Compozitele cu matrice metalică şi adaos de ceramice au o rezistenţă mai
bună în aplicaţii cum ar fi procesele de prelucrare prin aşchiere sau rectificare etc.
Procesul de uzură abrazivă a polimerilor depinde foarte mult de calitatea
suprafeţei contrapiesei: pentru suprafeţe metalice,
rugoase, uzura abrazivă este intensă,
având la bază micro-aşchierea, agăţarea şi tragerea
benzilor moleculare din stratul superficial.
Alţi factori importanţi sunt: proprietăţile
fizice şi termice ale polimerului
(determinate implicit de structura moleculară),
gradul de cristalinitate, prezenţa unui fluid
intermediar, gradul de absorbţie a lichidelor în
stratul superficial. Procesul abraziv în polimeri
este complex din cauză că particulele de uzură
formate se deformează uşor, se roluiesc şi în
unele contacte, dacă sunt menţinute în contact,
formează un al treilea corp care scad probabilitatea
contactului direct cu corpul mai dur şi
reduc frecarea prin antrenarea particulelor de
uzură într-o mişcare de rostogolire forţată.
Suprafeţele metalice netede iniţiază procesul de
uzură a polimerilor prin deformări locale, din Fig. 2.37. Modelul uzurii abrazive între
un polimer şi un corp dur, neted [175]
cauza adeziunii şi/sau prinderii polimerului
de asperităţile contrapiesei, ruperi datorate
tensiunilor de întindere în urma deformărilor
locale, roluirea materialului antrenat şi
formarea particulei de uzură. Ruperea microvolumului
astfel antrenat se poate face prin
forfecare sau prin tragerea unui volum suplimentar
din stratul superficial al polimerului.
Moore [175] propune modelul din Fig. 2.37, iar
Fig. 2.38 arată o particulă de uzură de polimer,
Fig. 2.38. Particulă de uzură de PTFE,
roluită şi laminată, obţinută după alunecarea obţinută în regim uscat
PTFE pe oţel, confirmînd modelul descris mai la alunecare unei role de oţel
sus.
pe un sabot de polimer [266].
În determinarea rezistenţei la
abraziune a polimerilor trebuie ţinut seama că tipul tribotesterului influenţează

52
Deteriorări în tribosisteme
comportarea la uzură. Astfel, pentru polimeri, testele efectuate cu ştif (polimeric)-
pe-disc (metalic), deşi des utilizate, pot da rezultate diferite faţă de cele efectuate
pe disc inelar (polimeric) – disc (metalic), chiar pentru aceeaşi parametri (forţă normală
şi viteză de alunecare), dar procesul de abraziune este similar. Figura 2.39
arată rezultatul complex al frecării policarbonatului sub formă de disc inelar pe
suprafaţă de oţel.
a) Suprafaţa polimerului, cu urme de
micro-aşchiere
b) Roluirea particulei de uzură, chiar
înainte de a fi complet detaşată.
c) Micro-cutarea particulei de uzură
Fig. 2.39. Aspecte ale uzurii abrazive pentru
un policarbonat, după alunecare pe suprafaţă
de oţel, având rugozitatea medie
Ra=0,10µm. Presiunea medie pe discul polimeric
inelar p= 2,1MPa, la v=0,95m/s [40]
Câteva valori pentru viteza de uzură
a polimerilor în regim uscat de alunecare
sunt date, orientativ, în Fig. 2.40, în aceleaşi
condiţii de testare (simbolizarea polimerilor
este: PEEK–polieteretercetonă, PPS–polifenilensulfură,
PI–poliimidă, PA – poliamidă,
POM–poliacetal, PTFE–politetrafluoretilenă).
Se aminteşte că viteza de uzură este
deseori calculată cu relaţia:
3
∆V
⎡ m ⎤
vuzură
= ⎢ ⎥ (2.1)
FL ⋅ ⎣Nm
⋅ ⎦
în care ∆V
este volumul de material
pierdut prin uzură, F este forţa normală în
contact iar L – distanţa de alunecare.
Fig. 2.40. Vitezele de uzură pentru câţiva
polimeri la alunecare pe oţel [341]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
53
Prezenţa unui lichid în contactul polimer–metal, chiar dacă nu produce peliculă,
reduce câmpul termic al contactului. Rezultatul este o uzură abrazivă mai
redusă decât în lipsa fluidului. Pe suprafaţa polimerului se observă particule de
uzură roluite şi urme fine de uzură abrazivă [266]. Comparativ cu particula de
uzură din Fig. 2.38, în regim de ungere cu apă (Fig. 2.41), intensitatea procesului
abraziv în PTFE scade considerabil, observându-se particule de uzură roluite, mult
mai mici, dar şi alte procese specifice polimerilor: înglobarea unor particule deja
detaşate dar re-antrenate în contact din cauza compresiunii suficient de mari, urme
de abraziune făcute de asperităţile contrasuprafeţei (regim mixt) dar şi urme
deviate faţă de direcţia de alunecare, ca urmare a zgârierii polimerului de către
impurităţile solide antrenate, odată cu lichidul, în evacuarea laterală din contact.
a) Vedere din zona de maximă presiune pe sabot b) Vedere laterală din aceeaşi zonă
Fig. 2.41. Proces caracteristic de deteriorare superficială a unui poliumer, în regim cu ungere
cu apă. Rolă de oţel pe sabot din PTFE, v=2,5 m/s, p mediu =1,5 MPa, [226]
Compozitele cu matrice polimerică au o comportare mai bună la abraziune
deoarece adăugarea ranforsanţilor (fibre, pulberi, nanoparticule) micşorează substanţial
tendinţa de tragere a benzilor de polimeri din substrat. Pentru regim uscat,
compozitele cu matrice polimerică pot avea uzura redusă cu un ordin sau două de
mărime comparativ cu cea a polimerului [26, 66, 83, 297, 298]. Ponderea procesului
abraziv în uzura polimerilor sau compozitelor, dar este greu de stabilit pentru că
este însoţit mereu de procese de adeziune pe suprafaţa mai dură. Descrierea procesului
de distrugere superficială pentru aceste materiale este descrisă la subcapitolul
2.7, deoarece este caracterizat printr-o combinaţie specifică de uzuri (abraziune,
adeziune, oboseală), determinate de concentranţiile constituienţilor, forma şi proprietăţile
lor, de procesele din straturile superficiale, incluzând şi eventuale procese
chimice întreţinute de condiţiile contactului, modificarea proprietăţilor materialului
plastic din cauza câmpului termic generat prin frecare, dilatarea termică,
absorbţia de lichid (în funcţie de natura polimerului), procesele de orientare a
fibrelor, cele de creştere a concentraţiei materialului de adaos în stratul superficial
al compozitului [9, 67, 99].
Elastomerii, din cauza naturii lor vâsco-plastice au un mecanism particular
de uzură, caracterizat prin deformări elasto-plastice mari în faţa contactului, de
tensiuni de întindere în urma contactului, iar frecarea internă este mare [226, 246,
286]. În contact există două surse de generare a căldurii, frecarea cu piesa mai dură

54
Deteriorări în tribosisteme
cât şi frecarea internă din elastomer, din cauza deformaţiilor mari şi repetate [126];
cum elastomerii au o capacitate redusă de transfer termic, ca majoritatea
compuşilor organici, temperatura creşte rapid. Acţiunea combinată, mecanică şi
termică, duce la ruperea lanţurilor moleculelare, la formarea de radicali care
reacţionează cu mediul (lubrifiantul, un alt fluid tehnologic sau chiar cu atmosfera
înconjurătoare). Rezultatul este o degradare mecanică şi termică, sub forma unei
aglomerări de particule de uzură, cu aspect uleios. Utilizările principale ale
elastomerilor în tribosisteme sunt etanşările, anvelopele de autovehicule etc.
Fig. 2.42. Modelul de uzură al elastomerilor [246, 286]
În general structura elastomerilor constă din conglomerate de lanţuri moleculare
care-şi modifică forma şi orientarea în funcţie de existenţa sau nu, a unei sarcini
exterioare. Dacă în stare iniţială moleculele sunt de forma unui „ghem încâlcit”, la
alunecare există tendinţa de orientare a acestora (Fig. 2.42). Volume mari de elastomer,
dar şi micro-volume, îşi modifică considerabil dimensiunile, fără a se rupe, din cauza
naturii elasto-plastico-vâscoase a materialului. De aceea deteriorarea acestor materiale,
când se mişcă faţă de alte corpuri solide, are un caracter particular. Deşi, dacă se
analizează în detaliu, este vorba tot de procese combinate de aderenţă, de abraziune,
de oboseală şi de coroziune. Particular este modul în care se intercondiţionează acestea.
Procesul specific de comportare a elastomerilor în contactul de alunecare a fost
observat şi studiat pentru prima oară de Schallamach [226], acum procesul fiind
cunoscut sub denumirea de undele lui Schallamach (Fig. 2.43).
Fig. 2.43. Modelul contactului cu alunecare, între un elastomer
şi o suprafaţă netdă [226, 246]
Când un elastomer vine în contact cu un solid dur, cu suprafaţă fin prelucrată,
suprafaţa reală de contact este mult mai mare comparativ cu alte perechi de
materiale. Se formează aderenţe din cauza unor legături van der Waals mai
puternice. Elastomerii aderă chiar pe sticlă, ceea ce nu se poate spune despre alte

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
55
materiale. Din cauza naturii vâsco-elastice, în straturile superficiale ale elastomerului
pot avea loc deformaţii mari fără ruperea materialului. Zonele în care elastomerul
a aderat la suprafaţa sunt greu de separat fără o forţă tangenţială substanţială.
Local însă pot exista condiţiile de desprindere, suprafaţa elastomerului având
un aspect de micro-ondulare sau vălurire, care „avansează” în sensul mişcării cu
viteză mai mare decît macro-alunecarea (Fig. 2.44). Creşterea vitezei de alunecare
între elastomer şi corpul solid duce la generarea prin frecare a unui câmp termic cu
valori mai mari, fiind implicate şi procese de înmuiere, topire, chiar degradare
termică a elastomerului, care modifică procesele de uzură şi ponderea lor. Procesul
de uzură este acum similar celui descris schematic în Fig. 2.37 [175], dar cu o
tendinţă de deformare mai mare până la ruperea micro-volumui roluit în contact.
Fig. 2.44. Procesul de ondulare a elastomerului, observat la alunecarea unei sfere de cauciuc
pe un polimer transparent [226]
Între elastomer şi suprafaţa mai dură procesul
abraziv se poate iniţia cu o intensitate mare, dacă
suprafaţa dură prezintă asperităţi înalte şi ascuţite,
chiar în proporţie redusă. Această asperitate
singulară (sau altele câteva) agaţă şi sfâşie elastomerul
pe zone întinse, particulele de uzură se formează
nu atât prin detaşare şi forfecare, cât prin tragerea
unui micro-volum relativ mare de elastomer. O
dată apărute primele urme de deteriorare prin
îndepărtarea materialului, distrugerea elastomerului
este rapidă (Fig. 2.45).
Procesele de deteriorare ale straturilor superficiale
ale elastomerilor sunt puternic influenţate de
temperatură şi de natura mediului. Există fluide care
pot ataca chimic suprafaţa elastomerului, altele care
îl pot dizolva, proces care este accelerat de existenţa
mişcării. Selectarea materialelor pentru etanşări este
foarte importantă şi trebuie realizată după obţinerea
informaţiilor referitoare la compatibilitatea acestora
cu lubrifiantul, mediul de lucru, temperatura maximă
a aplicaţiei etc. Un posibil scenariu de deteriorare
a unei manşete de etanşare prin proces abraziv este
sugerat în Fig. 2.46.
Fig. 2.45. Uzură abrazivă
pe un inel O [329]
Fig. 2.46. Modelul uzurii abrazive
cauzate de impurităţi [169]

56
Deteriorări în tribosisteme
Creşterea rezistenţei la uzură a elastomerilor se face pe baza adaosului de
ranforsanţi. La ora actuală în multe din aplicaţii tipice se folosesc, în loc de
elatomeri, compozite ale acestora. Pentru a exemplifica importanţa „reţetei”
elastomerului şi a testelor tribologice, în Fig. 2.47 sunt prezentate fotografii la
microscopul cu baleiaj electronic (SEM), din care rezultă:
- comportarea tipică la alunecare, conform modelului lui Schallamach,
- adăugarea de carbon liber în proproţie de 30% a redus substanţial uzura
materialului elastomeric şi a redus intensitatea proceselor de deteriorare
prin frecare (Fig. 2.47b şi d).
Pentru testele prezentate în Fig. 2.47, raportul vitezelor de uzură între
elastomer şi elastomer cu carbon liber, calculate cu relaţia (2.1) a fost de ~65, ceea
ce subliniază rolul materialului de adaos.
a) şi c) elastomer b) şi d) elastomer cu 30% carbon liber
Durata testului: 15 min
Durata testului: 6 ore
Fig. 2.47. Ştift sferic de oţel cu diametrul de 3 mm şi Ra~0,1 µm, pe disc de elastomer (etilenpropilen-dienă);
v=50 mm/s, sarcină normală F=3 N [133]
Eroziunea este o formă particulară de uzură abrazivă, fiind un proces de
pierdere progresivă de material din stratul superficial din cauza interacţiunii
mecanice dintre un fluid (multifazic sau nu) sau a unui jet de fluid (cu sau fără
particule solide), şi o suprafaţă solidă [18, 134, 136, 178, 251, 304]. Din cauza
definiţiei foarte largi, tribologii folosesc alţi termeni alături de cel de eroziune
pentru a specifica particularitatea mecanismului: eroziune de cavitaţie, eroziune
sub jet de particule solide, eroziune prin şoc de presiune etc.

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
57
În urma impactului cu o particulă solidă sau fluidă, suprafaţa solidului se
deformează, apar procese de alunecare şi/sau de fisurare, care, dat fiind caracterul
repetitiv al impactului, generează detaşarea de particule. Printre cei mai importanţi
factori care influenţează procesul de eroziune sunt: natura materialului solid (proprietăţile
mecanice şi chimice ale fazelor componente, caracteristicile de structură
şi dispersie a fazelor), natura şi suportul de antrenare a particulelor (gaz sau lichid),
viteza, forma şi mărimea particulelor, direcţia lor faţă de suprafaţa de impact
(prin unghiul de impact), topografia surafeţelor, atât a solidului cât şi a
particulelor, unghiul de impact.
În literatura de specialitate eroziunea este acceptată ca un proces complex,
care implică simultan mai multe mecanisme de uzură [134, 320, 335]. În funcţie de
combinaţia factorilor enumeraţi mai sus, se poate identifica ponderea mai mare a
uzurii abrazive, de exemplu, la unghi mic de impact cu suprafaţa solidă a unui jet
de particule solide în aer. Dacă particulele incidente sunt din lichid, procesul abraziv
este aproape inexistent, dar se iniţiază un proces de oboseală prin impact repetat.
Eroziunea cu particule solide poate fi caracterizată printr-unul din mecanismele
specifice, prezentate în Fig. 2.48 [5, 246, 268]:
Fig. 2.48.Tipuri de procese de eroziune [246, 268]
a) caracter dominant abraziv când particulele sau marea lor majoritate, lovesc
suprafaţa sub unghiuri mici de impact; b) particulele relativ dure şi casante şi
viteze medii, la impact cu un corp mai ductil, pot produce deformaţii elastice mari,
cu formare de particule de uzură sub formă de fulgi, sau, dacă şi corpul lovit este
casant, se poate distruge stratul superficial al acestuia prin fisurarea şi fragmentarea
unui micro-volum de material; c) caracter dominant de oboseală, când
particulele au viteză relativ mică, unghiuri de impact mari şi mase destul de mari;
d) caracter termo-mecanic, când particulele au viteze mari, deci energie cinetică

58
Deteriorări în tribosisteme
mare; oprirea particulei pe sau în stratul superficial determină transformarea energiei
cinetice în căldură, rezultând topirea locală a stratului superficial; e) caracter
macroscopic, particulele sunt mari şi apar efecte secundare: deformări ale stratului
superficial, fisurări şi desprinderi; f) la materiale cristaline, impactul particulelor
foarte mici provoacă eroziunea la nivel atomic sau molecular. În variantele b) şi c)
numerotarea particulelor (1, 2, respectiv, 1, 2, 3) sugerează ordinea în care
particulele lovesc suprafeţele şi efectele suplimentare pe care le produc (oboseală,
fragmentarea particulelor deja deformate şi/sau desprinse din stratul superficial).
Eroziunea poate fi rezultatul combinat a două sau mai multe din mecanismele
descrise mai sus, având în vedere caracterul statistic al vitezelor, maselor şi
formelor particulelor şi împrăştierea valorilor acestor parametri în jurul mediei.
Dacă se modifică doar unghiul de impact al particulelor, materialele ductile
şi fragile se erodează diferit. În Fig. 2.49 se observă că materialele ductile se uzează
rapid la impact sub un unghi de ~30º pe când materialele casante au o viteză de
uzură crescătoare cu unghiul de impact. Deşi există o tendinţă generală a
comportării materialelor la eroziune, testarea materialelor este imperios cerută
pentru a estima durata de viaţă a triboelementului supus deteriorării.
Fig. 2.49 Curbe tipice ale vitezei de uzură prin eroziune
Fig. 2.50. Urme de impact pe epruvete din aliaj de aluminiu, după 10 minute de impact cu
apă şi nisip silicios (particule cu dimensiuni medii de 660µm) [263]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
59
Figura 2.50 prezintă urmele de
impact pe o placă dintr-un aliaj de
aluminiu, făcute de particule de nisip
silicios. Din studiul efectuat [262] a
rezultat o pierdere maximă de material
pentru un unghi de 10º, cu valori
ridicate între 0...20º, iar la unghiuri mari
(60...90º) pierderea de masă prin
Fig. 2.51. Influenţa duratei eroziunii asupra
unui aliaj de aluminiu [263]
eroziune a fost redusă la jumătatea acestei valori. Piesele şi acoperirile supuse la
eroziune au o durabilitate limitată. Se observă că procesul de eroziune evoluează
mai lent la început şi mai accelerat spre sfârşitul perioadei de utilizare a piesei (Fig.
2.51). Trebuie, deci, asigurate condiţii de acces şi de înlocuire rapidă a acestor piese
încă din faza de proiectare.
Pentru a sublinia importanţa selectării materialelor, în special a acoperirilor,
pentru aplicaţii în care apare eroziunea, sunt prezentate rezultatele experimentale
ale lui Santa [220] pe patru materiale (primele două – oţeluri inoxidabile, celelate –
acoperiri rezistente la eroziune-coroziune, Fig. 2.52). Studiul a fost realizat pentru
reducerea uzurii erozive în turbine Francis, instalate într-o hidrocentrală din
Columbia.
a) ASTM A743CA6NM
0,06%C, 1%Mn, 1%Si,
11,5…14%Cr, 3,5…4,5%Ni,
0,4…1%Mo, rest Fe
b) AISI 431
0,2%C, 1%Mn, 1%Si,
15…17%Cr,
1,25…2,5%Ni, rest Fe
c) T35 MXC
Oţel îmbogăţit cu
particule bogate
în Al
d) E-C 29123
3…7% Cr, 15…40%Ni,
7…13% Co, rest W,
d) Particulele de cuarţ,
utilizate pentru testare
f)
Fig. 2.52. Urme tipice la teste de eroziune cu particule de cuarţ [220]

60
Deteriorări în tribosisteme
După testare, suprafeţele uzate aveau urme tipice de eroziune cu microaşchieri
şi micro-brăzdare, ca mecanisme principale, mai evidente pe oţeluri (Fig.
2.52a şi b). Acoperirea E-C 29123 (Fig. 2.52d şi f) a avut un răspuns diferenţiat
datorită fazelor prezente în microstructură. Carburile de wolfram şi cobalt au
contribuit la creşterea rezistenţei la eroziune datorită durităţii şi modulului de
elasticitate, ambele având valori mari; cu creşterea perioadei de testare s-a
constatat expunerea fazelor dure iar mecanismul de uzură a trecut de la microaşchiere
la exfolierea particulelor dure, cu evidenţierea unor micro-fisuri fragile
(zona indicată de săgeată în Fig. 2.52f); faza mai moale (Ni–Cr) are urme de microaşchiere
pe când faza dură are urme de netezire. Oţelurile neacoperite au avut cea
mai mare pierdere de masă iar acoperirea E-C 29123 – cea mai mică.
Viteza particulelor are un rol foarte important asupra mărimii uzurii prin
eroziune. La viteze relative mici eroziunea are valori foarte mici, deseori nefiind un
criteriu de proiectare Dar la viteze medii şi mari, uzura prin eroziune are valori
semnificative. Una din cele mai simple modelări matematice a eroziunii este:
dm k v
n
− = ⋅ (2.2)
dt
în care −dm /dt este pierderea de masă în unitatea de timp (viteza de uzură), k – o
constantă controlată de mulţi factori printre care materialul, forma, densitatea
particulelor (influenţa acestora fiind greu de estimat teoretic), v – viteza medie de
impact a particulelor iar n – un exponent care variază între 2...3. Rezultă că o
creştere de 10 ori a vitezei măreşte viteza de uzură de 100...1000 de ori.
Şi particulele fluide generează, la impact cu suprafeţe solide, un proces de
eroziune, explicat prin apariţia undelor elastice de şoc sau de presiune, care
traversează un lichid puternic accelerat sau decelerat (Fig. 2.53). Presiunea maximă
de contact, generată la lovirea unei suprafeţe solide de o picătură de lichid, poate fi
foarte ridicată, la viteză mare. De exemplu, o picătură de apă cu viteza de impact
de 240m/s determină o presiune maximă de 375MPa, valoare care poate depăşi
limita de curgere a unui material solid [30].
Fig. 2.53. Modelul eroziunii cu particule de lichid [246]
Tensiunile provocate de impactul repetat al picăturilor determină desprinderea
particulelor de uzură. Uzura este rezultatul unui proces repetat de contacte

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
61
pulsatorii care determină un proces de oboseală în materialul pe care cad particulele
de fluid. La viteze mici procesul de eroziune fluidă este lent, având o perioadă
mare de incubaţie, dar la viteze mari suprafaţa de impact devine rapid rugoasă.
Micro-ciupiturile de eroziune se recunosc după forma oarecum sferică, cu
marginile zdrenţuite care, în timp, sunt fragmentate de alte picături de impact. În
timp micro-craterele se unesc şi se dezvoltă mai
rapid. Studii din anii 80’…90’ au arătat că rezistenţa
la uzură erozivă este proporţională cu rezilienţa
materialului, aşa că UHMWPE (polietilena de înaltă
densitate) se deterioarează mai încet decât
poliesterii [8, 68, 313].
Intensitatea procesului de eroziune depinde
şi de natura mediului care antrenează particulele
solide. S-a constatat că vâscozitatea, densitatea şi regimul
de curgere a fluidului cu particule influenţează
uzura erozivă. Dacă fluidul este agresiv chimic,
eroziunea este accelerată. Capacitatea fluidului
de a evacua căldura degajată la impactul particulelor
solide este şi ea importantă.
Influenţa regimului de curgere asupra distrugerilor
stratului superficial prin eroziune este
schematic prezentată în Fig. 2.54. Deşi nu sunt
reprezentate, se poate presupune că în a) particulele
solide sunt antrenate, în mare măsură, paralel cu
suprafaţa solidă, doar o parte din ele fiind „târâte”
pe suprafaţa solidă. În regim turbulent numărul de
particule care lovesc suprafaţa solidă creşte, în plus
traiectoria lor în regim turbulent poate avea unghiuri
diferite de impact cu suprafaţa solidă, uzura
erozivă fiind mai accentuată.
Fig. 2.54. a) curgere aproape
laminară; b), c) şi d) regimuri cu
grad crescând de turbulenţă
Figura 2.55 arată o suprafaţă reală, distrusă
prin acest mecanism. Se observă apariţia unui proces
de subtăiere (de generare sau dezvoltare a
cavităţii o dată formate, sub suprafaţă, în formă de
lacrimă), ceea ce slăbeşte materialul rămas deasupra,
acesta fiind, foarte probabil, detaşat în timp. „Subtăierea” materialului din
stratul superficial este în sensul de deplasare al jetului de particule, existând
tendinţa de rupere a materialului de deasupra micro-cavităţii.
Fig. 2.55. Fotografia unei secţiuni printr-o suprafaţă distrusă prin eroziune [317]

62
Deteriorări în tribosisteme
Influenţa tipului regimului de curgere a fluidului cu particule, asupra
intensităţii uzurii erozive este subliniată şi de modelul din Fig. 2.56: a) în curgere
laminară particulele solide sunt antrenate pe lângă suprafaţa corpului solid, probabilitatea
ca acestea să lovească suprafaţa solidă fiind mică. În plus, dacă unele
dintre particule lovesc suprafaţa solidă, din cauza prezenţei fluidului şi a unghiului
mic de impact, există probabilitatea ca mişcarea lor să fie combinată, de alunecare
şi rostogolire astfel încât solicitarea exercitată de o particulă pe suprafaţă este
mai mică decât în cazul curgerii turbulente; este puţin probabil ca particula să de
„infigă” în suprafaţă; b) în curgere turbulentă particulele au traiectorii complexe ca
şi moleculele de fluid: există o probabilitate mai mare ca acestea să lovească suprafaţa
solidă sub unghiuri variabile pe un interval larg, viteza cu care o pot lovi poate
fi atât de mare încât să determine deformări plastice locale şi rămânerea particulei
captivă în stratul superficial; acest proces determină modificarea topografiei
suprafeţei, şi mărirea turbulenţei pe lângă suprafaţa solidă iar alte particule se pot
agăţa sau pot lovi particula captivă, cu detaşarea ei împreună cu materialul
înconjurător. Deci, curgerea turbulentă a unui fluid care antrenează şi particule
solide, accelerează procesul de distrugere al suprafeţei.
a) Regim laminar b) Regim turbulent
Fig. 2.56. Traiectoriile particulelor solide antrenate de fluid pe lângă un corp solid
Vâscozitatea mediului în care se mişcă particulele este importantă. În fluide
puţin vâscoase, cum este apa, mai multe particule lovesc suprafaţa solidă convexă,
pe când într-un fluid vâscos (de exemplu un ulei hidraulic) traiectoria particulelor
este în mare măsură deviată pe lângă marginea corpului solid (Fig. 2.57).
a) Fluid mai puţin vâscos b) Fluid vâscos
Fig. 2.57. Suprafaţa erodată în fluid mai puţin vâscos este mai mare comparativ cu suprafaţa
deteriorată într-un fluid vâscos
Curgerea turbulentă sau laminară cu viteze mari, poate distruge peliculele
aderente şi depunerile formate cu scopul unei protecţii anticorosive [104]. Subţierea
şi, în final, înlăturarea acoperirilor prin eroziune din cauza unui fluid în

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
63
mişcare, duce la o coroziune accelerată, numită de unii specialişti eroziune-coroziune
sau eroziune corosivă. „Atacul” este accelerat în coturile conductelor, în zonele
cu schimbări bruşte de secţiune sau/şi de direcţie a fluidului, care sunt
caracterizate printr-o turbulenţă mare a fluidului, prin variaţii mari ale vitezei şi
presiunii acestuia.
Eroziunea apare sub forma unor
micro-cavităţi, suprafeţe ondulate, ciupituri
sub formă de picătură, micro-fisuri în formă
de potcoavă sau de lacrimă în straturile
superficiale (cu deschidere spre suprafaţă),
micro-şanţuri. Efectele proprietăţilor fluidului
(vâscozitate, temperatură etc.) nu
sunt încă pe deplin înţelese şi explicate,
fiind subiectul unor studii de cercetare
[231]. Forma micro-cavităţilor rămase pe
suprafaţa deteriorată nu dă indicaţii precise
asupra direcţiei de acţiune a fluidului.
Figura 2.58 subliniază complexitatea procesului
de deformare şi fisurare a stratului
superficial al aliajelor metalice în procesul
de eroziune.
Ceramicele se folosesc ca materiale
rezistente la eroziune în special pentru
Fig. 2. 58. Secţiune printr-o urmă de
eroziune, arătând forfecare şi deformaţii
într-un oţel cu 11% crom [231]
aplicaţii cu temperaturi înalte, în care aliajele metalice nu fac faţă sau au rezultate
inferioare. Principalul dezavantaj al ceramicelor aplicaţii cu eroziune este că sunt
casante. La viteze mici de impact, materialul este uniform micro-excavat, formând
iniţial gropiţe, uniform împrăştiate dar, în timp, acestea se măresc, se unesc iar
aspectul suprafeţei devine neuniform şi foarte rugos. Marginile micro-craterelor
formate iniţial sunt fragile şi, la următoarele impacturi, craterul se măreşte. La
viteze mari, efectul este mai accelerat. Dacă materialul este casant, stratul
superficial se poate rupe, sparge sau exfolia pe zone relativ mai întinse (Fig. 2.59).
a) Impact la 90º b) Impact la 30º
Fig. 2.59. Eroziune pe o ceramică, cu microsfere de sticlă de 3000µm, la v= 270 m/s [231]

64
Deteriorări în tribosisteme
a) b)
Fig. 2.60. Comportarea acoperirii la impactul cu o particulă dură
Nu există o „reţetă” sigură de reducere a uzurii de eroziune şi din cauza
faptului că variabilele procesului sunt specifice unor aplicaţii şi, chiar pentru o singură
aplicaţie, ele se distribuie pe un interval larg de
valori [11]. De exemplu, unghiul de impact poate
varia între 10...60º în unele aplicaţii, mărimea relativă
a particulelor poate fi cuprinsă într-un interval de
ordinul sutelor, iar viteza de antrenare a acestora nu
este deloc constantă.
În ultimii ani s-a dezvolvat tehnologia acoperirilor
de protecţie împotriva eroziunii [68, 105, 145,
166]. Teoretic, aceste acoperiri funcţionează pe baza
unuia din cele două modele prezentate schematic în
Fig. 2.60, varianta a) fiind pentru acoperiri ceramice
sau din compozite ceramice cu matrice metalică iar
varianta b) pentru acoperiri moi, din aliaje metalice,
polimeri sau compozite polimerice.
Cum eroziunea este provocată de fluide (cu
sau fără particule solide), acţiunea lor poate avea şi o
componentă corosivă. Lopez [162] propune un model
de protecţie la eroziune şi coroziune cu ajutorul unor
tratamente termo-chimice (de exemplu, pentru oţeluri,
un tratament de îmbogăţire în azot) care să se
regenereze în condiţiile particulare ale eroziunii şi
acţiunii chimice a mediului cu care vin în contact.
Mecanismul este prezentat schematic în Fig. 2.61.
Susceptibilitatea unui aliaj pasiv de a rezista la degradare
prin eroziune şi coroziune poate fi corelată cu
„competiţia” între viteza de înlăturare a peliculei
protectoare de oxizi (sau alţi compuşi de reacţie) şi
viteza de repasivizare a materialului rămas expus la
mediul agresiv. În teste efectuate pe oţeluri inoxidabile,
supuse unui jet eroziv cu 10% (masic) particule
de cuarţ în soluţie de apă cu 5% NaCl, s-a observat
Fig. 2.61. Modelul mecanismului
de autoregenerare a peliculelor
rezistente la eroziunecoroziune
[162]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
65
o reducere a efectului sinergic eroziv-corosiv cu ~20% pentru oţelurile martensitice
bogate în azot, pentru că azotul participă la regenerarea stratului superficial mai
rezistent la coroziune, atenuând şi modificarea topografică a suprafeţei, prin
micşorarea marginilor urmelor de impact. Acoperirile dure, pe bază de ceramice
sau metale, sunt caracterizate prin duritate şi rezilienţă ridicate iar la impactul cu
aceste suprafeţe dure particulele se sparg sau sunt redirecţionate ca într-o ciocnire
între corpuri perfect rigide. Acoperirile moi, din polimeri şi chiar elastomeri, au
rezilienţă mare, dar modulul de elasticitate este mult mai mic. La impact, o parte
din energia cinetică a particulei se transformă în energie de deformare a
substratului moale. Dacă nu se depăşeşte limita de elasticitate a substratului,
particula este respinsă iar suprafaţa acoperirii revine la forma iniţială. În timp
elasticitatea acoperirii se poate reduce, mai ales la unghiuri mici de impact când
deformaţia se concentrează pe volume mici de material din stratul superficial.
Suprafaţa unui astfel de polimer arată urme de uzură abrazivă, dar şi o „vălurire”
(numită rippling 6 în literatura de limbă engleză [57, 63, 355]). Problema
elastomerilor este că sunt susceptibili la degradare chimică. Iată următorul
scenariu: unele particule erodente au pe suprafaţa lor molecule de apă, care la
impact cu elastomerul, vor reacţiona chimic cu acesta, mai ales dacă tempeatura
locală instantanee creşte brusc în urma transformării unei părţi a energiei cinetice a
particulei.
Alegerea soluţiei de creştere a duratei de viaţă a piesei supuse la eroziune
sau eroziune-coroziune depinde de mulţi factori, inclusiv de particularitatea aplicaţiei.
De exemplu, pentru ferestrele aeronavelor, pe lângă rezistenţa la eroziune cu
particule de dimensiuni diferite, solide şi lichide, la viteze foarte mari, materialul
trebuie să asigure o variaţie cât mai mică a gradului de transparenţă, dintre
polimeri cel mai bun candidat fiind polimetilmetacrilatul (PMA). Tabelul 2.2 prezintă
orientativ principalele avantaje şi dezavantaje ale materialelor în aplicaţii cu
procese de eroziune.
Tabelul 2.2.
Materialul
Materiale
metalice
Ceramice
Polimeri
Rezistenţa la eroziune
Gamă numeroasă de mărci, cu combinaţii rezilienţă–duritate care pot face
faţă unghiurilor diferite de impact. Sunt însă sensibile la coroziune şi
înmuiere la temperaturi ridicate.
Mărci din ce în ce mai rezistente la impact sunt disponibile datorită noilor
tehnologii. Rezistă bine la coroziune şi la temperaturi ridicate dar predomină
deteriorarea prin fisurare fragilă, rezistenţa la oboseală de impact fiind şi ea
relativ mai mică decât a materialelor metalice.
Unii polimeri şi elastomeri au rezilienţă bună, chiar şi în medii corosive;
aplicabilitatea este restricţionată de intervalul îngust al temperaturii de lucru.
6 ripple – val mic, undă, buclă, ondulaţie; a se încreţi, a se văluri, a se undui (despre apă; a se bucla, a
se încreţi (despre păr); a face vălurele, a încreţi (apa) rippling – unde, vălurele, creţuri (extras din
Dicţionar englez-român, Leviţchi L., Bantaş A., Ed. Teora, 2003);

66
Deteriorări în tribosisteme
2.5. Deteriorarea prin oboseală superficială
2.5.1. Generalităţi
Caracteristica de bază a mecanismelor de deteriorare prin oboseală este
solicitarea repetată sau ciclică a elementului de maşină [2, 5, 83]. Tensiunile variabile
dau naştere la acumularea deteriorărilor (alunecări, deformaţii etc.), până când
acestea generează fisura şi duc în final la căderea elementului de maşină.
Diferitele mecanisme asociate oboselii depind de modul în care aceste tensiuni
ciclice se dezvoltă într-o anumită zonă a elementului sau de cauze specifice
aplicaţiei reale, care dezvoltă un anumit tip de solicitări variabile, de multe ori
diferite faţă de cele avute în vedere la proiectare sau la testarea prototipului.
Uneori peste procesul de oboseală se suprapun sinergic mecanisme de uzură
(abraziune şi aderenţă) şi coroziune. Silva [234, 235] consideră că mecanismele de
oboseală se pot grupa în două categorii:
• mecanisme primare de oboseală, capabile prin ele însele să dezvolte şi
să propage fisura de oboseală, în care sunt încluse:
- oboseala mecanică (în volum),
- oboseala superficială (sau de contact),
- oboseala hidrodinamică (sau oboseala de contact în prezenţa unui fluid),
- oboseala termică şi mecano-termică,
- oboseala de impact,
- oboseală cu fluaj;
• mecanisme secundare de oboseală, care nu sunt capabile să promoveze
fisura, dar pot iniţia sau „ajuta” la iniţierea sau la dezvoltarea fisurilor deja existente:
- fretting-ul,
- oboseala corosivă,
- oboseala abrazivă,
- tribocoroziunea.
Alţi specialişti recunosc importanţa caracterului ciclic al unor factori care
determică şi influenţează deteriorările suprafeţelor în contact, dar nu fac această
distincţie, ca fiind procese primare sau secundare de uzură [83, 178, 246, 281].
2.5.2. Oboseala mecanică în volum
Oboseala mecanică se dezvoltă în componentele asupra cărora acţionează o
sarcină variabilă exterioară. Forma elementului, tipul solicitării, proprietăţile de
material determină concentrarea tensiunilor în anumite zone ale elementului, zone
în care probabilitatea de apariţie a fisurilor de oboseală este foarte mare. De
exemplu, dintele unei roţi dinţate evolventice are două zone cu concentrare mare a
tensiunilor: zona de contact cu flancul dintelui-pereche (aici apare aşa-numita
oboseală de contact) şi zona de racordare de la piciorul dintelui, unde tensiunile de
încovoiere sunt mari (oboseală de încovoiere). La temperaturi înalte, oboseala

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
67
provocată de sarcini variabile este însoţită deseori de procese de fluaj. În literatura
de specialitate [6, 80, 103] sunt analizate diferite moduri de deteriorare a elementelor
de maşini prin oboseală mecanică: arbori solicitaţi la încovoiere sau
încovoiere + torsiune, arbori cotiţi, dinţii roţilor dinţate, din cauza solicitării de
încovoiere la baza dintelui etc. [4].
Mecanismul ruperii prin oboseală se caracterizează prin următoarele etape:
- amorsarea microfisurii de oboseală: din cauza defectelor din reţeaua
cristalină, a grăunţilor cu structură mult diferită, a porilor, incluziunilor sau chiar a
defectelor de suprafaţă (de exemplu, o zgârietură);
- propagarea fisurii: din cauza solicitărilor repetate, fisura îşi schimbă
forma, este mărită, închisă şi deschisă în mod repetat; pe piesele distruse prin
oboseală această zonă are un aspect lucios, cu benzi concentrice faţă de locul de
iniţiere a fisurii;
- ruperea finală: din cauza reducerii suprafeţei care preia eforturile exterioare,
elementul de maşină cedează brusc, prin rupere fragilă sau ductilă,
suprafaţa acestei ruperi fiind foarte rugoasă.
Fig. 2.62. Arbore rupt prin oboseală; iniţierea a
două fisuri de oboseală în dreptul fiecărui
concentrator de tensiune (canalele de pană)
[69]
Fig. 2.63. Arbore rupt prin oboseală, fără
concentratori de tensiune [2]
Distrugerea prin oboseală a aliajelor metalice are un aspect specific (Fig. 2.62,
Fig. 2.63). La efort variabil nu au loc deformaţii plastice mari, nu apare gâtuirea ce
precede ruperea la solicitare statică. Deseori fisura de oboseală nu se propagă
continuu, cu aceeaşi viteză, ci cu intermitenţe. În aer, în piesele solicitate variabil
apar una sau cel mult două puncte de iniţiere a fisurii. În mediu corosiv, sursele de
amorsare a fisurilor se înmulţesc, din cauza schimbării compoziţiei stratului superficial,
şi procesul de distrugere este accelerat.

68
Deteriorări în tribosisteme
2.5.3. Oboseala de contact
Oboseala de contact este un
proces mecanic, cauzat de solicitări
mecanice sau mecano-termice ciclice,
asociate unei mişcări de rostogolire,
de alunecare sau de combinaţii
ale celor două, caracterizat prin
apariţia şi dezvoltarea unor microcratere
specifice, datorită tensiunilor
şi deformaţiilor în contact. Sub
acţiunea tensiunilor variabile şi în
prezenţa unor discontinuităţi de
formă şi structură ale materialelor
în contact (incluziuni, impurităţi,
fisuri pre-exsitente, rugozitate), în
zona cea mai solicitată a contactului,
de obicei puţin sub suprafaţă,
se iniţiază deformări, alunecări ale
formelor structurale, în final o
micro-fisură care va avansa spre suprafaţă
[112, 160, 196, 234]. Figura
2.64a-c prezintă schematic etapele
d)
Fig. 2.64. Modelul evoluţiei deteriorării prin
oboseală superficială [234, 196]
procesului de oboseală superficială: a) ini-ţierea fisurii în substrat din cauza tensiunilor
tangenţiale care depăşesc limita de rezistenţă a materialului (local redusă şi
prin prezenţa unei impurităţi), b) propagarea fisurii, sub forma unei reţele care se
dezvoltă iniţial aproape paralel cu suprafaţa, c) creşterea progresivă a curgerilor
plastice şi/sau a reţelei de fisuri spre limita inferioară a asperităţilor provoacă alte
micro-fisuri, în majoritate paralele cu suprafaţa; la un moment dat, din cauza
solicitării repetate, reţeaua de fisuri este suficient de mare, încât materialul slăbit
dintre suprafaţă şi aceasta, se detaşează; ruperea este fragilă, lăsând în urmă un
micro-crater cu margini rugoase, un nou concentrator de tensiune. Fotografia din
Fig. 2.64d arată reţeaua de fisuri de oboseală din substratul unui dinte, în zona
diametrului de rostogolire, validând etapa b) a modelului din aceiaşi figură;
fisurile au fost cauzate de oboseala de rostogolire, nu de vreun proces de adeziune
sau de abraziune, fapt susţinut de prezenţa unui strat fin de oxizi (de culoare
închisă), nedeteriorat, la suprafaţa dintelui.
Iniţierea fisurii de oboseală se face şi pe suprafaţa solicitată, din diverse cauze.
De exemplu, o rugozitate prea mare, o particulă de uzură, indentată pe suprafaţă,
apoi desprinsă, a format o micro-cavitate – un concentrator de tensiune (Fig.
2.65), aderenţa unei particule de uzură pe suprafaţă a determinat, în contact uscat,
creşterea tensiunii peste limita de oboseală a materialului, iar în regim cu lubrifiant
poate creea discontinuităţi în generarea peliculei şi apariţia contactului direct.

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
69
a) b) c)
Fig. 2.65. Iniţierea procesului de oboseală superficială chiar pe suprafaţă, după indentarea
unei impurităţi în stratul superficial al unei căi de rulare a unui rulment. a) momentul
detectării, b) după 1000 de ore de funcţionare, c) după încă 200 de ore de funcţionare [331]
Acest proces de deteriorare apare la rulmenţi, roţi dinţate, elemente active
ale cuplajelor, la roţile şi şina de cale ferată etc. Analiza contactului static între corpuri
solide se bazează pe teoria lui Hertz [128]: plecând de la aceasta, modelele
pentru contactul cu frecare iau în considerare tensiunile produse suplimentar la interfaţa
corpurilor de procesul de frecare. O modelare relativ simplă şi uşor de utilizat
în soft-uri specializate de mecanica corpului solid este adăugarea unei distribuţii
de tensiuni tangenţiale pe suprafaţa contactului, proporţională, în fiecare
punct al contactului, cu tensiunea normală:
τ frecare ( x,y) =µ⋅ p( x,y)
(2.3)
în care p x,y) este presiunea hertziană în contact. Evident, valoarea coeficientului de
(
frecare ar trebui cunoscută. Se observă din figurile 2.66 şi 2.68 că frecarea determină
creşterea presiunii maxime în contact şi poziţionarea ei înspre faţa contactului.
În ipoteza tensiunii tangenţiale
maxime după Tresca [96, 128],
tensiunea echivalentă se calculează
cu relaţia:
σ ech( T)
= 2τ max =σ1 −σ2
(2.4)
σ 1 fiind tensiunea normală maximă
şi σ 2 – tensiunea normală minimă.
Distrugerea sau fisurarea unui corp
va începe când tensiunea echivalentă
va fi mai mare sau egală cu
limita de curgere sau limita de rupere
a materialului pentru solicitarea
respectivă (cvasi-statică sau de
oboseală, de încovoiere, de torsiune
etc. sau combinaţii ale acestora).
Pentru aceeaşi forţă aplicată normal,
tensiunea normală maximă pe
suprafaţa contactului este mai mare
Fig. 2.66. Distribuţia de tensiuni normale pe
suprafaţa de contact: a) la sarcină normală, b) cu
frecare, în regim izoterm, şi c) cu luarea în
considerare a eforturilor termice [28]

70
Deteriorări în tribosisteme
când există mişcare cu frecare şi dacă
se ia în considerare câmpul termic generat
prin frecare (orientativ, Fig.
2.66). S-a observat că valoarea maximă
a tensiunii tangenţiale este sub suprafaţa
de contact, poziţia punctului de
maxim depinzând de tipul mişcării,
de tipul contactului, de temperatură
(Fig. 2.67 [96]).
Rezultă, deci, că prima fisură
de oboseală apare, cu foarte mare probabilitate,
în substrat şi se dezvoltă
spre suprafaţă, mai ales dacă în
această zonă materialul real este slăbit
prin prezenţa impurităţilor, porilor
sau a consti-tuienţilor cu proprietăţi
mecanice mai slabe.
Fig. 2.67. Tensiunea tangenţială în stratul
superficial, la contactul a două corpuri: a)
cu rostogolire; b) cu alunecare; c) cu
rostogolire cu alunecare. (b – dimensiunea
contactului) [96]
Fig.2.68. Tensiuni într-un corp elastic, la solicitare cu forţă normală (f=0) şi cu solicitare
normală şi tangenţială (f=0,25 şi f=0,5), pentru un contact bilă pe plan (Simularea frecării s-a
realizat prin suprapunerea în contact a unei solicitări tangenţiale proporţionale cu presiunea
normală şi cu o constantă – coeficientul de frecare f) [Czichos, 1992]
Figura 2.68 prezintă influenţa frecării (prin valoarea coeficientului de frecare,
notat aici cu f) pentru un contact punctiform (bilă pe plan) cu solicitare
normală: se observă simetria câmpurilor de tensiuni la contact static (f=0) şi

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
71
asimetria acsetora pentru solicitare suprapusă (normală şi tangenţială), pentru
valori ale coeficientului frecării de rostogolire f=0,25 şi f=0,5.
Oboseala de contact este numită în literatura de specialitate pitting 7 (oboseală
prin ciupitură) sau spalling 8 (oboseală prin exfoliere), funcţie de aspectele
particulare ale suprafeţei deteriorate [60, 63, 318, 325]. Rezultatul procesului de
oboseală superficială este uzura de oboseală (pitting wear sau fatigue wear). De
multe ori se utilizează numai un cuvânt – pitting, din context rezultând dacă este
vorba de procesul de oboseală sau de deteriorarea produsă de acesta.
Fig. 2.69. Aspect macro al dezvoltării progresive a pitting-ului pe inelul unui rulment [302]
Exemple tipice de suprafeţe
deteriorate prin oboseală sunt date
în fotografiile următoare. Figura
2.70 evidenţiază evoluţia în timp a
acestui proces. Spre deosebire de
tribosistemele de alunecare în care
procesul de deteriorare şi implicit,
de uzură, evoluează în general liniar,
oboseala superficială şi uzura
tip pitting au o creştere exponenţială
[54, 268]. În Fig. 2.70 se pot
recunoaşte etapele de formare a
ciupiturii de oboseală, date în
modelul de la începutul subcapitolului 2.5.3 (Fig. 2.64).
Fig. 2.70. Aspect micro al oboselii superficiale
pe o fontă [246]
Care este diferenţa între pitting şi spalling? Firme mari producătoare de
rulmenţi folosesc pentru distrugerea suprafeţei prin oboseală şi termenul de
flaking 9 , adăugând deseori spalling în paranteză [12, 302, 331, 338]. În literatura de
7 pit – groapă, cavitate, adâncitură; a face gropi în(extras din Dicţionar englez-român, Leviţchi L.,
Bantaş A., Ed. Teora, 2003); de aici sensul tehnic al cu vântului pitting – procesul de formare a
micro-cavităţilor.
8 spall – aşchie, ţandără; bucăţică, fragment; de aici sensul tehnic al cu vântului spalling – procesul
de formare a aşchiilor, de fragmentare (a stratului superficial), de exfoliere.
9 flake – fulg (de zăpadă etc.); solz; coajă; foiţă; a cădea sub formă de fulgi; flakiness – structură
solzoasă. asemănare cu fulgii; de aici sensul tehnic al cuvântului flaking – procesul de formare de
particule asemănătoare fulgilor sau solzilor.

72
Deteriorări în tribosisteme
specialitate pitting-ul ca proces de deteriorare şi uzură, este asociat cu microcratere
care au aspect aproape circular pe suprafaţă, pentru materiale relativ mai
ductile (oţeluri tratate termic, pentru roţi dinţate, fără un strat superficial tratat
termo-chimic), dar şi pentru cele mai dure (oţeluri tratate, ceramice etc.).
Spalling-ul (sau flaking-ul) este un proces uzură caracterizat prin detaşarea,
exfolierea unor particule macroscopice din stratul superficial, sub formă de
aşchii, fulgi, solzi, de obicei asociat cu tribosisteme cu mişcare de rostogolire sau
rostogolire cu alunecare, dar fiind rezultat al oboselii stratului superficial la solicitări
ciclice, dar şi de impact [42]. Termenul este mai des utilizat pentru rulmenţi şi
roţi dinţate cu straturi superficiale durificate termo-chimic, detaşarea particulelor
făcându-se de multe ori la interfaţa dintre stratul superficial dur şi materialul de
bază, mai ductil.
O formă particulară a oboselii de contact poate fi considerat şi fretting-ul
(descris ca proces de detriorare şi uzură în subcapitolul 2.5.9).
Uneori oboseala de contact este însoţită şi de fretting, din cauza vibraţiilor cu
amplituni mici ale sistemului. Este greu de separat influenţa celor două procese,
mai ales dacă funcţionarea sistemului presupune existenţa simultană a factorilor
care le dezvoltă.
Oboseala hidrodinamică este tipică triboelementelor care funcţionează cu
peliculă portantă de fluid. Fisurile pot fi deja iniţiate sau se generează ca în procesul
oboselii de contact, descris anterior. Lichidul, având în zona contactului presiuni
mari, şi pătrunzând în fisură, determină propagarea acesteia. Procesul de deteriorare
este specific lagărelor de alunecare, dar şi rulmenţilor. Schematic procesul
de deteriorare prin oboseală cu peliculă intermediară de fluid, este prezentată
în etape, în Fig. 2.71. Fisurile pre-existente pot fi, de exemplu, cele generate de
procesul de rectificare.
Mecanismul de oboseală în mediu fluid (lubrifiant, apă etc.) este specific rulmenţilor,
şinelor de cale ferată, lagărelor, presupunând că nu există deloc impurităţi
solide în fluid. În practică, acestea există, ca particule de uzură detaşate din
materialele solide în contact sau/şi ca impurităţi solide din mediu, fiind antrenate
de fluid [22], cauzând procese de abraziune şi sau aderenţă, chiar tribocoroziune.
I II III IV V VI
Fig. 2.71. Modelul de distrugere prin oboseală în mediu fluid [28]
Figura 2.71 arată etapele de distrugere din cauza oboselii superficiale, într-un
mediu fluid sub presiune: I – fisura a fost amorsată, fie la suprafaţă, fie a fost propagată
până la atingerea suprafeţei; II – triboelementul mobil comprimă stratul superficial din
faţa contactului, având tendinţa să închidă fluidul în interiorul fisurii; III – la trecerea

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
73
triboelementului mobil, fisura este închisă; IV – tensiunile de compresiune din stratul
superficial închid fisura, tinzând să o deformeze, lubrifiantul captat în interiorul ei este
supus unor mari fluctuaţii de presiune, lărgind fisura, V – după trecerea triboelementului,
tensiunile de tracţiune caracteristice din urma contactului şi procesele de
adeziune locală deschid fisura şi pot detaşa o particulă specifică. La următoarele treceri
procesul se repetă şi în alte regiuni ale contactului.
Deteriorarea prin oboseală, ca proces predominant, poate fi observată pe
suprafeţele de rulare şi pe corpurile de rostogolire ale rulmenţilor; acestea sunt
foarte bine finisate, în condiţii normale de funcţionare există doar o deformaţie
elastică, alunecarea între suprafeţe este foarte mică (sub 0,01), temperatura este
constantă, sub 200°C, iar lubrifiantul este curat, fără particule abrazive. În aceste
condiţii alte forme de uzură cum ar fi adeziunea, abraziunea sau uzura oxidativă,
sunt minimizate. Distrugerea stratului superficial apare târziu, după un anumit
„timp de incubaţie”, cauza fiind oboseala materialelor [10].
Uzura prin oboseală este accentuată de un mediu corosiv, de temperatură.
Agenţii chimici activează mai rapid procesul de oboseală, în mai multe micro-zone,
crescându-i viteza. Temperatura are două efecte care se întreţin reciproc: mişcarea
relativă a triboelementelor generează căldură, care determină scăderea caracteristicilor
mecanice ale straturilor superficiale şi ale lubrifiantului, accelerând posibile
distrugeri de natură chimică.
Forma distrugerii prin oboseală depinde şi de tipul mişcării triboelementelor.
Figura 6.72 prezintă iniţierea şi dezvoltarea fisurii de oboseală pe un triboelement
din oţel: a) rostogolire pură, b) rostogolire cu alunecare relativă de 10%.
Influenţa tipului de mişcare se vede şi în Fig. 2.82: a) rostogolire şi b) rostogolire
cu alunecare relativă S=40% [13], care s-a calculat astfel:
în care v 1 şi v 2 sunt vitezele periferice ale rolelor testate.
v1 − v2
S = ⋅100 [%]
(2.5)
2⋅
v
1
a) Rostogolire b) Rostogolire cu alunecare
Fig. 2.72. Influenţa tipului de mişcare asupra formei şi
mărimii micro-craterelor de oboseală [19]

74
Deteriorări în tribosisteme
Rostogolirea pură a produs urme caracteristice de pitting (micro-cratere cu margini
aproape rotunde). Alunecarea relativă între suprafeţe a produs o uzură mai accentuată.
Smulgerea materialului s-a făcut de pe o suprafaţă mai mare şi se observă tendinţa de
exfoliere şi de laminare a particulelor de uzură; micro-craterele sunt mai adânci şi după
detaşarea particulelor de uzură, rămân fisuri adânci pe fundul micro-cavităţilor
(fotografia din dreapta-jos din Fig. 2.72). În plus, efectul de margine la testarea rolă-perolă,
duce la o uzură mai intensă spre marginile contactului (rolele din Fig. 2.73), unde
solicitarea materialului este mai mare; sepoate observa ciupiturile de pe rola cu mişcare
de rostogolire şi alunecare sunt mai mari şi mai multe, iar forma cavităţilor lăsate prin
detaşarea particulelor nu este aproape circulară (ca la rostogolire pură), ci alungită.
a) Rostogolire pură b) Rostogolire cu alunecare
Fig. 2.73. Vedere de sus a rolelor din oţel, (lăţimea lor este dată în întregime, pe orizontală),
după testare în aceleaşi condiţii (sarcină normală 75 N/mm, v=2 m/s, ungere cu unsoare şi
temperatura mediului ambiant 100°C) [70]
Având în vedere aplicaţiile numeroase în care există mişcare de rostogolire
sau de rostogolire cu alunecare, studiul distrugerii suprafeţelor supuse acestui tip
de mişcare este important pentru cunoaşterea mecanismului de distrugere, cu scopul
minimalizării acestuia. Studiul pe tribomodel oferă avantajul unei investigaţii
mai amănunţite. De exemplu, o analiză a profilogramelor rolelor, înainte şi după
testare poate evidenţia zona stratului superficial, supusă modificărilor [212, 214].
În figurile 2.74…2.77 se prezintă comparativ topografia suprafeţelor rolei şi
contrarolei supuse unui test de uzură la rostogolire cu alunecare de 7,5% [212, 214].
Cele două role sunt realizate din oţeluri de îmbunătăţire, cu diferenţă de duritate
de 250 MPa. Profilul (iniţial periodic) al rolei a suferit doar modificări pe înălţimea
profilului, netezirea proeminenţelor fiind cu atât mai intensă cu cât încărcarea a fost
mai mare (Fig. 2.75a, pentru încărcarea de 700 MPa).
Suprafaţa contrarolelor a suferit deformări plastice, profilul iniţial aleator a
devenit periodic, sub acţiunea profilului periodic al rolei (cu duritate mai mare). Se
poate spune că profilul contrarolei este aproape o „replică” ale profilului rolei, atât
ca formă (Fig. 2.77a în comparaţie cu Fig. 2.75a şi fotografiile din Fig. 2.75b şi Fig.
2.77b), cât şi ca periodicitate şi spaţiere a neregularităţilor.

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
75
15
µm
15
µm
10
10
5
5
0
0
-5
1
1001
2001
3001
-5
1
1001
2001
3001
-10
-15
0,5 mm
-10
1000 diviz.=500µm
-15
0,5 mm
a) a)
1000 diviz.=500µm
Fig. 2.74. Suprafaţa neuzată a rolei:
a) profilograma; b) fotografie (50x)
b) b)
Fig. 2.75. Suprafaţa uzată a rolei:
a) profilograma; b) fotografie (50x)
15
15
inaltimea profilului (microni)
10
5
0
1 188 375 562 749 936 1123 1310 1497
-5
-10
0,5 mm
inaltimea profilului (microni)
10
5
0
1 179 357 535 713 891 1069 1247 1425
-5
0,5 mm
100 diviziuni = 100 microni
-10
100 diviziuni = 100 microni
a) a)
b) b)
Fig. 2.76. Suprafaţa neuzată a contrarolei:
a) profilograma; b) fotografie (50x)
Fig. 2.77. Suprafaţa uzată a contrarolei:
a) profilograma; b) fotografie (50x)

76
Deteriorări în tribosisteme
Oboseala polimerilor se poate manifesta şi în volum şi pe suprafaţă, în
funcţie de specificul aplicaţiei. Studii din anii ´70...´80 [126, 83, 260] dar şi mai
recente, au relevat comportarea mult diferită a materialelor plastice [33, 90, 261].
Supuse la solicitări variabile (de încovoiere, de torsiune sau combinate)
polimerii se încălzesc, atât datorită componentei vâscoase (frecările interne din material
generează căldură), cât şi conductivităţii termice scăzute (care nu permite
evacuarea căldurii generată prin frecare internă), iar ruperea poate avea loc după
două mecanisme diferite [126]:
a) temperatura creşte un timp, după care se stabilizează, iar ruperea are loc
prin iniţierea şi propagarea fisurii de oboseală;
b) din cauză că nu se ajunge la un echilibru termic, căldura generată prin
frecarea internă fiind mai mare decât cea posibil de disipat în exteriorul piesei
solicitate ciclic, temperatura acesteia creşte continuu şi au loc înmuierea polimerului
şi deformaţii plastice mari, în final, ruperea piesei; de multe ori aceasta se deformează
atât de mult încât, chiar dacă nu se rupe, provoacă defectarea sistemului.
Oboseala superficială a polimerilor are un caracter particular, observânduse
o suprapunere a efectelor termice, pentru anumite materiale şi condiţii de
sarcină, viteză şi temperaură. De multe ori este greu de separat participarea
procesului de oboseală la distrugerea stratului superficial. Dacă nu se depăşeşte
pragul termic peste care temperatura promovează o înmuiere sau chiar o topire a
stratului superficial, mecanismul de oboseală din polimeri alunecând pe suprafeţe
dure, fin prelucrate, poate avea două aspecte, ilustrate în Fig. 2.78:
Fig. 2.78. Uzura polimerilor prin mecanism predominant de oboseală [246]
- deteriorarea stratului superficial se face printr-un mecanism de adeziune şi
deformare, cu apariţia unor fisuri, dar uzura este încă moderată, proporţională
liniar cu distanţa de alunecare;

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
77
- deterioararea cu uzură mai severă, cu schimbarea pantei graficului de
uzură în care predomină, în afara mecanismelor menţionate anterior, dislocarea
unor particulele mari de uzură, din cauza dezvoltării unor reţele de fisuri care
avansează şi converg, ajungând să producă exfolieri macro.
Iniţierea regimului sever de uzură depinde de natura polimerului, şi, în
condiţii de viteză constantă de alunecare, de tensiunea maximă în contact. La
valori mici ale acesteia, până la 1 MPa, procesul de oboseală din stratul superficial
se manifestă prin detaşare nesemnificativă de material. Creşterea tensiunii de
contact duce la apariţia uzurii de oboseală superficială, după parcurgerea unei
distanţe de alunecare invers proporţionale cu mărimea tensiunii.
Prezenţa unui fluid, ca mediu de răcire sau lubrifiant, poate creşte rezistenţa
la uzură a polimerului, prin evacuarea mai bună a căldurii generate prin frecare,
menţinând temperatura contactului mai scăzută, evitând astfel creşterea ponderii
proceselor de detaşare de particule prin înmuiere şi adeziune, sau chiar formând
pelicule portante, care chiar dacă nu modifică mult tensiunea în contact [43, 66],
împiedică dezvoltarea uzurii abrazive şi de adeziune.
2.5.4. Cavitaţia – proces de oboseală şi uzură
Cavitaţia este un proces de oboseală superficială într-un material solid,
asociat mişcării unui fluid pe lângă acesta, cu variaţii mari de presiune ale
fluidului. În zonele de presiune scăzută bulele de gaz sau fluid implodează repetat,
iar undele de presiune astfel generate, solicită variabil straturile superficiale ale
corpului solid.
Mecanismul mai este cunoscut sub denumirea de eroziune de cavitaţie sau
eroziune cavitaţională, dar la bază are, de fapt, fenomene de oboseală mecanică de
contact, produse prin cicluri de tensiuni şi deformaţii în corpul solid, schema fiind
prezentată în Fig. 2.79. Deteriorarea suprafeţei solide nu se declanşează imediat, ci
după un interval de timp, numit perioadă de incubaţie, ceea ce susţine ideea că este
un proces de oboseală superficială.
Fig. 2.79. Modelul procesului de cavitaţie [145, 246]

78
Deteriorări în tribosisteme
Figura 2.80 prezintă o urmă de cavitaţie în indiu - un metal moale. În
materiale mai dure, cum sunt ceramicele şi aliajele metalice, distrugerea stratului
superficial prin cavitaţie la materiale mai casante se caracterizează prin microciupituri,
fisuri şi exfolieri superficiale. La uzuri severe prin cavitaţie aspectul materialului
este buretos (poros).
Fig. 2.80. Urmă tipică de cavitaţie pe indiu [134]
Acest tip de deteriorare este specific cămăşilor de cilindri din motoarele
diesel, din cauza vibraţiilor pereţilor (Fig. 2.84a), dar şi elicilor de nave, elementelor
active ale pompelor, ale ajutajelor [13], ale turbinelor cu abur (mai ales rece) şi
altor elemente de maşini care vin în contact cu un fluid a cărui presiune variază în
zona de contact cu corpul solid.
Bulele de gaz sau vapori (cu raze de 50…250 µm), în contact cu suprafeţe
reci şi/sau sub un câmp de presiune variabil, suferă o implozie sau o condensare
bruscă [27]. Acest proces repetat de micro-jeturi, caracterizat prin viteze foarte
mari, de până la 1000 m/s, are un efect distructiv pronunţat, desprinzând microparticule,
rezultând un strat superficial slăbit şi sensibil la următoarele solicitări.
Iniţial procesul se produce din cauza scăderii presiunii statice într-un lichid
în mişcare (de exemplu, la ieşirea din contact, la lagăre de alunecare [2, 46]) sau în
zona de suprafaţă a unui solid expus unui fluid în mişcare, fiind numit şi cavitaţie
vibratorie. Distrugerea unei suprafeţe solide din cauza cavitaţiei se numeşte eroziune
de cavitaţie când implozia bulelor are loc lângă sau pe suprafaţa respectivă.
În general materialele care au cea mai bună rezistenţă la cavitaţie se caracterizează
prin: structură fină, modul de elasticitate ridicat, ductilitate, rezilienţă,
rezistenţă la oboseală şi duritate superficială apreciabilă [246].
Pentru a evidenţia complexitatea proceselor de distrugere prin cavitaţie,
importanţa studiilor experimentale şi complexitatea soluţiilor, va fi prezentat concis
un studiu efectuat de Krella şi Czyzniewski în 2006, într-un tunel de cavitaţie cu

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
79
apă, diferenţa de presiune realizată în fluid fiind ~850MPa. Cele trei oţeluri testate
(Fig. 2.81) au avut mecanisme diferite de distrugere prin cavitaţie:
a) oţelul austenitic X6CrNiTi18-10, cu microduritate 1,7 GPa: suprafaţă
ondulată, aglomerare a benzilor de alunecare şi fisuri iniţiate la întrepătrunderea
benzilor de alunecare, ca într-un proces
de oboseală;
b) oţelul X39Cr13, cu microduritate
2,8 GPa: deteriorarea a început
de-a lungul grăunţilor de martensită,
provocând micro-adâncituri,
„micro-tuneluri” în material;
c) oţelul X39Cr13, cu microduritate
4,6 GPa: deteriorarea a început
de-a lungul grăunţilor de martensită,
provocând micro-brăzdare în material;
din cauza durităţii mari, deformaţiile
sunt împiedicate de benzile
de martensită; materialul este fragmentat
de-a lungul liniilor de striaţie
iar variaţia presiunii apei determină
şi ea micro-ruperi.
Comportarea mai bună a oţelului
austenitic X6CrNiTi18-10 (Fig.
2.81a şi Fig. 2.83) este legată de posibilitatea
„consumării” unei părţi a
energiei de impact pentru deformarea
substratului şi pentru transformări
de fază în stare solidă
(evidenţiate prin difractometrie cu
radiaţie X).
Cum creşterea rezistenţei la
cavitaţie a pieselor se poate realiza
prin acoperiri [89, 296], Krella şi
Czyzniewski [145] au testat în aceleaşi
condiţii, o acoperire de TiN,
obţinută printr-o tehnologie complexă
(curăţarea şi preîncălzirea substratului
în vid, depunerea unui strat
intermediar de titan de ~0,05 µm în
argon şi depunerea acoperirii de
TiN, cu grosime de ~3,7 µm în
atmosferă de azot).
a) oţel austenitic X6CrNiTi18-10, microduritate
1,7 GPa;
b) oţel X39Cr13, microduritate 2,8 GPa
c) oţel X39Cr13, microduritate 4,6 GPa
Fig. 2.81. Influenţa durităţii suprafeţei de oţel
asupra mecanismului de deteriorare prin
cavitaţie (Ra iniţial ≤ 0,05 µm)

80
Deteriorări în tribosisteme
a) oţel X6CrNiTi18-10 cu acoperire de TiN, cu microduritate 1.7GPa; deformări cauzate de
on-dularea substratului, detaşare de micro-volume de TiN, de forma unor picături; microfisurile
iniţiate pe vârful ondulaţiilor, din cauza tensiunilor de tracţiune care au depăşit
limita de rupere a materialului acoperirii, se dezvoltă şi se unesc, apoi se propagă între
ondulaţii, cu predilecţie spre zonele din care au fost detaşate micro-volme ale acoperii,
întrucât sunt discontinuiţăţi, reducând durabilitatea acoperirii; b) se dezvoltă şi un proces de
exfoliere pe marginea fisurilor de pe ondulaţii.
c) oţel X39Cr13 cu acoperire de TiN, microduritate 2,8 GPa; ondularea acoperirii în zonele
mai puţin erodate, mai redusă ca în a); d) în zonele puternic solicitate acoperirea a fost
detaşată în mod fragil, rămânând doar câteva particule, substratul expus fiind şi el erodat.
e) oţel X39Cr13 cu acoperire de TiN, microduritate 4,6 GPa; fără ondulaţii; acoperirea a fost
aproape în întregime detaşată, probabil prin exfoliere; f) impulsurile de presiune au fost atât
de mari încât unele particule din acoperire au fost aderate sau îngropate în substrat, deşi
acesta are o duritate ridicată.
Fig. 2.82. Deteriorări prin cavitaţie [145]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
81
Măsurarea uzurii şi studiul calitativ al proceselor de deteriorare, face posibilă
optimizarea tribosistemului din punct de vedere al rezistenţei la cavitaţie.
Se observă uzura mai mică
pentru oţelurile acoperite şi creşterea
perioadei de incubaţie a procesului
de deteriorare prin cavitaţie
(Fig. 2.83).
În funcţie de aplicaţie, oboseala
de cavitaţie poate fi însoţită
de oboseală termică sau mecanotermică.
Ciclul termic nu poate fi
evitat, cum este şi cazul cămăşilor
de cilindru (Fig. 2.84), dar în alte
instalaţii în care variaţia temperaturii
este restricţionată din cerinţe
de funcţionare sau tehnologice,
influenţa oboselii termice este mai
redusă. [14].
Fig. 2.83. Evoluţia uzurii de cavitaţie pentru
materialele din Fig. 2.81 şi Fig. 2.82 [145]
a) b)
Fig. 2.84. a) Pereţii unei cămăşi de cilindru la un motor cu ardere internă, deteriorate prin
oboseală de cavitaţie [234, 235]; b) Reprezentarea schematică a acţiunii presiunii variabile
asupra peretelui cilindrului (1, 2 şi 3 sunt etape în ordine cronologică, a desfăşurării
procesului)
Intervalul mare al rezistenţei
materialelor tehnice la cavitaţie este
sugerat de fotografiile din Fig. 2.86.
Pentru a justifica uzura atât de diferită
a materialelor la cavitaţie trebuie
amintit că o caracteristică a cavitaţiei
este atacul preferenţial, în sensul
detaşării şi deformării fazei mai
slabe dintr-un material multifazic
Fig. 2.85. Cavitaţia în materiale multifazice
cu proprietăţi mult diferite [246]

82
Deteriorări în tribosisteme
(Fig. 2.85), aşa cum se întâmplă cu grafitul liber din fonta cenuşie.
a) Aliaj de aluminiu b) Alamă c) Oţel carbon
Fig. 2.86. Eroziune de
cavitaţie pe diferite
materiale [313]
d) Oţel inoxidabil f) Poliamidă
Figura 2.86 prezintă rezultatul cavitaţiei asupra diferitelor materiale testate
în condiţii similare. Nu toate materialele reacţionează la fel la cavitaţie, chiar dacă
au caracteristici mecanice apropiate. Vibraţiile accelerează procesul de distrugere
prin cavitaţie; acestea pot fi doar reduse, dar nu total înlăturate din cauza specificului
procesului tehnologic sau din cauza abaterilor de formă şi poziţie ale elementelor
sistemului tehnic. Incluziunile de grafit sunt surse de iniţiere a fisurilor,
care se pot dezvolta şi se pot uni rapid, ducând la o rupere fragilă locală sau chiar a
întregii piese. Compozitele cu matrice metalică şi incluziuni ceramice au un
mecanism similar de distrugere la cavitaţie. Concluzia ar fi că materialele rezistente
la uzura de cavitaţie trebuie să aibă o microstructură fină, cât mai uniformă, de
dorit monofazică sau cu faze cu proprietăţi mecanice cât mai apropiate.
Dacă deteriorarea prin cavitaţie apare în medii corosive, uzura este accelerată.
De exemplu, rezistenţa la cavitaţie a materialelor elicelor de nave este
puternic influenţată dacă acestea funcţionează în apă dulce sau în apă de mare
[320]. Având în vedere chiar aceste ultime aplicaţii, este foarte probabil ca
procesele de uzură prin cavitaţie să fie însoţite şi de eroziune, pentru că apa
antrenată conţine impurităţi solide, de mărimi şi forme diferite. În plus, când
bulele de gaz fac implozie, accelerează puternic particulele solide, aflate în zona lor
de acţiune, acestea lovind suprafaţa solidă cu viteză foarte mare.
Dintre oţeluri, cele inoxidabile austenitice au o rezistenţă mai bună la cavitaţie
[145]. Oţelurile slab aliate nu sunt luate în discuţie ca oferte serioase în aplicaţii
în care se cere rezistenţă la cavitaţie deoarece aplicaţiile implică prezenţa apei sau
aburului şi aceste materiale nu rezistă la coroziune. Unele cămăşi de cilindru în
motoarele cu ardere internă sunt prelucrate din fontă; rezistenţa la cavitaţie este
mărită prin tratamente termice astfel conduse, încât carbonul liber şi cementita
liberă să fie în cantităţi cât mai mici. Deşi cu duritate superficială mare şi rezistenţă
la coroziune şi la temperatură foarte bune, ceramicele nu au suficientă rezilienţă

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
83
pentru a fi utilizate în aplicaţii în care apare cavitaţia. Iată câteva exemple de aliaje
neferoase, rezistente la cavitaţie, în ordine descrescătoare a acestei caracteristici:
aliaje de bronz cu o singură fază sau cu faze cu proprietăţi similare, aliaje pe bază
de staniu, aliaje Cu-Pb, aliaje pe bază de plumb. Ierarhizarea ţine seama de faptul
că prezenţa plumbului liber nu protejează la cavitaţie pentru că este un constituent
moale comparativ cu restul aliajului. În aplicaţii cu cavitaţie severă se folosec aliaje
de cobalt dar, deşi rezistente la cavitaţie, nu au o bună rezistenţă la eroziune.
Figura 2.87 prezintă două suprafeţe distruse prin cavitaţie: a) urmele de
cavitaţie se văd mai bine pe pala din partea de jos a fotografiei, pe celelalte două
pale cavitaţia a fost atât de intensă (atât ca pierdere de material dar şi ca proces de
slăbire a materialului), încât se pot observa fisuri şi ruperi fragile; b) circulaţia
fluidelor în instalaţii hidraulice poate duce la uzură de cavitaţie pentru că,
inevitabil, fluidul poate conţine bule de gaze iar traseul acestuia poate fi caracterizat
prin variaţii bruşte de viteză şi/sau presiune.
a) O elice de navă [320] b) Un rotor de pompă [339]
Fig. 2.87. Piese distruse prin cavitaţie
2.5.5. Oboseala termică
Într-un tribosistem se pot crea condiţii
favorabile unei variaţii ciclice ale valorilor
câmpului termic, fie numai local (chiar în
contact), fie din cauza particularităţilor
proceselor în care este implicat sistemul. De
exemplu, un regim termic variabil
caracterizează prelucrarea la cald sau
funcţionarea componentelor electro-nice. În
tribosistemele lubrifiate, această soli-citare
termică poate fi indusă prin alimenta-rea
intermitentă cu lubrifiant, din diverse cauze,
prin distrugerea straturilor formate sau chiar
din însăşi funcţionarea sistemului, cum ar fi
Fig. 2.88. Aspect tipic al oboselii
termice pentru un aliaj metalic [179]

84
Deteriorări în tribosisteme
ciclul variabil de solicitare termică şi mecanică a segmenţilor de piston, a palierelor
de la arborele cotit al motoarelor cu ardere internă. Dacă se ţine seama încă de la
proiectare, de existenţa acestui „pachet” indivizibil de solicitări mecano-termice,
triboelementele pot fi executate pentru o anumită durată estimată de viaţă. În
funcţionare pot apare accidental abateri mari de la valorile utilizate pentru
proiectare iar efectele sunt dezastroase (Fig. 2.88), urmând un aşa-numit „cerc
vicios” al solicitării mecano-termice (Fig. 2.89). Fiecare din efectele produse de
variaţiile iniţiale ale temperaturii şi solicitării mecanice sunt apoi amplificate întrun
interval scurt de timp, în final rezultând distrugerea elementelor sistemului
(triboelemente, lubrifiant, carcase) prin mecanismul de oboseală mecano-termică.
Fig. 2.89. Cercul vicios al oboselii termice [87]
Acest proces de oboseală poate avea două variante:
a) în zone diferite ale unui singur element apar temperaturi ciclice; tensiunile
pot fi generate din însăşi variaţiile de temperatură şi se suprapun peste cele
aplicate din exterior, scăzînd durata de viaţă a elementului, mai ales dacă pe intervalul
de variaţie a temperaturii apar modificări mari ale proprietăţilor materialului
[5, 87]. Figura 2.90 arată o distrugere tipică a unui disc de frână, provocată de
oboseala termică, cu detaşare/dislocare de particule mari, reţeaua de fisuri fiind
dezvoltată şi de procesele repetate de dilatare-contractare din stratul superficial. O
astfel de deteriorare apare, inevital, pe sculele de prelucrare la cald şi pe unele
scule aşchietoare (freze în special).

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
85
Discul de frână din Fig. 2.90 este
un exemplu de oboseală termică,
provocată de variaţia temperaturii
într-un element din acelaşi material;
fisurile tipice se dezvoltă de-a
lungul frontului termic, adică
paralel cu gradientul termic.
b) temperaturi ciclice pe un
element format din două materiale
diferite (cu coeficienţi de dilatare
diferiţi). Exemple sunt lipiturile
şi sudurile [6, 118]. Deşi de
dimensiuni relativ mici, lipiturile
pentru asamblarea componentelor Fig. 2.90. Disc de frână deteriorate prin oboseală
electronice pot fi supuse unei oboseli
termice; modelul mecanis-
termică [234]
mului de solicitare dat în Fig. 2.91a, este exemplificat în b) şi c).
a) Modelul solicitării termice într-o asamblare prin lipire (materiale diferite)
b) Aliaj Sn-Ag-Cu c) Aliaj Sn-Pb
Fig. 2.91. Fisuri de oboseală termică în materialul lipiturii, după 4700 cicluri termice,
între -40ºC şi +125ºC, cu 5 minute la fiecare extremitate şi 1 minut timp de tranziţie [118]
Delimitarea între oboseala mecanică şi oboseala termică este greu de realizat
şi deseori coexistă în practică, în literatură mecanismul de distrugere fiind numit
oboseală termo-mecanică. Acest proces are loc în discurile turbinelor, în compo-

86
Deteriorări în tribosisteme
nentele motoarelor cu ardere internă. Dacă este vizibilă o crăpătură principală, mai
mare ca dimensiuni, aceasta este o dovadă a faptului că oboseala mecanică
prevalează. Dacă ponderea procesului de oboseală termică este mai mare, se obţin
câteva fisuri de oboseală, ca pe capul pistonului din Fig. 2.92.
Tensiunile termice sunt produse de distribuţia neuniformă de temperaturi
(mari pe capul pistonului şi mai scăzute în partea de jos a acestuia). Pe direcţie
radială există un gradient de temperatură, responsabil cu deformaţiile termice
diferenţiate care în zona centrală, sunt restricţionate de forma capului cilindrului.
Rezultă tensiuni mari de compresiune, care pot depăşi limita de curgere sau de
fluaj a materialului. Când pistonul se răceşte, curgerea materialului dă naştere la
tensiuni reziduale de tracţiune. Repetarea acestui ciclu de tensiuni provoacă fisuri
distribuite pe toată zona decupată a capului pistonului (Fig. 2.92).
Fig. 2.92. Pistonul unui motor cu ardere internă, deteriorat
prin oboseală termică şi fluaj [234]
Din cauza temperaturilor înalte, acest tip de
oboseală poate fi însoţit de fluaj.
Creşterea temperaturii cauzează şi dezvoltarea
unui proces de coroziune. Figura 2.93 prezintă
o fisură într-un superaliaj pe bază de nichel,
care urmează forma graniţei dintre grăunţii cristalini
ai materialului, favorizată de acţiunea corosivă
a mediului, la rândul ei activată şi accelerată
de creşterea temperaturii, cauza fiind oboseala termică
provocată de regimul sever de lucru al motorului
[323]. O dată iniţiată fisura prin mecanismul
oboselii termice, aceasta avansează foarte rapid în
adâncime, prin coroziune pe micro-suprafeţele noi
expuse ale fisurii, crescând considerabil riscul unei
fracturi în tot volumul piesei.
2.5.6. Oboseala de impact
Fig. 2.93. Coroziune accelerată
de oboseală termică [323]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
87
Oboseala de impact se caracterizează prin existenţa unui impact (şoc) în
afara mişcării relative a corpurilor şi care implică transferul şi transformarea energiei
de impact. Un exemplu este în Fig. 2.94: arcul supapei s-a slăbit şi există un
impact suplimentar la fiecare contact, care creşte tensiunea maximă de contact, şi
deci pot apărea fisuri superficiale mai mari şi mai multe decât în cazul în care arcul
ar acţiona cum era prevăzut pentru o funcţionare corectă. Impactul determină un
transfer energetic sun formă de unde de tensiuni. Deşi nu există multe studii asupra
acestui subiect, efectul tensiunilor induse de impactul repetat a fost observat de
Zhang [294], care consideră că mecanismele de iniţiere a fisurilor sunt diferite pentru
oboseala de impact comparative cu cele caracteristice oboselii de contact.
a) b)
Fig. 2.94. a) Componenta supapei unui motor cu ardere internă, deteriorată
prin oboseală de impact [234]; b) Soluţia constructivă
Modelul hertzian al impactului se referă numai la deformaţii locale, considerate
echivalente cu cele statice, celelate fiind ignorate. În realitate oscilaţiile longitudinale
şi transversale, provocate de impact, au un rol important în forma şi valoarea
maximă a distribuţiei tensiunilor şi deformaţiilor. Dacă impactul nu produce
decât deformaţii elastice, variaţia ciclică a acestora va produce oboseală superficială,
după un model similar celui prezentat pentru sarcini ciclice. Efectul plastic al
impactului a fost studiat prin metode energetice [3, 149, 294]. S-a arătat că volumul
penetrării unui corp în mişcare (indentor), în altul (în repaus) este direct proporţional
cu energia cinetică a indentorului. Astfel, energia consumată pentru deformarea
plastică este egală cu diferenţa dintre energia cinetică a indentorului şi energia
de revenire a lui (aceasta fiind energia cinetică a indentorului, după separare).
Diferenţa dintre deformaţia observată în timpul impactului şi deformaţia rezultată
după separare este explicată prin componenta elastică a deformaţiei, care se
anulează la încetarea contactului [3, 128].
Impactul este un proces tranzitoriu de interacţiune a două corpuri solide, în
care gradienţii vitezelor şi solicitărilor, ale deformaţiilor şi tensiunilor sunt mari,
atât în timp, cât şi pe contact. Acesta poate fi divizat teoretic în patru etape:

88
Deteriorări în tribosisteme
I. zona de contact se deformează elastic şi dacă deformaţiile sunt numai în domeniul
elastic iar energia cinetică este redusă, suprafeţele revin elastic şi se despart
fără deformaţii remanente;
II. presiunea depăşeşte limita de elasticitate a materialelor, producând deformaţii
plastice mici, chiar pentru energii cinetice mici;
III. deformaţiile plastice se măresc, proporţional cu presiunile dezvoltate în contact
pe durata impactului şi sunt însoţite de deformaţii şi tensiuni elastice în
ambele materiale;
IV. după separare are loc eliberarea
tensiunilor elastice din zona contactului
şi se produce revenirea formei
corpurilor, până la anularea deformaţiilor
elastice; această etapă de revenire
se explică prin faptul că pe măsură
ce energia în timpul impactului scade,
în materiale are loc o acumulare de
energie elastică de deformare, care depăşeşte
spre finalul impactului, valoarea
diminuată a energiei cinetice,
declanşând revenirea elastică.
Impactul este rar întâlnit ca proces
necesar sau dorit într-un tribosistem.
Iată câteva exemple: forjarea, sablarea şi
prelucrarea suprafeţelor prin împroşcare
cu alice, baterea pilonilor de fundaţie
în construcţii etc. De cele mai multe ori
el este rezultatul unui şoc, repetat sau
nu, ca rezultat al unei abateri sau uzuri
în funcţionare a sistemului tehnic (vezi
Fig. 2.101). Condiţiile în care se realizează
un impact sunt foarte diferite: de la
cel uscat, până la cel în care între corpurile
solide se interpune o peliculă de
lubrifiant. Primul este caracteristic tribosistemelor
care funcţionează la temperaturi
înalte, în momentul impactului
(cum este cel analizat în Fig. 2.94), cel
de-al doilea poate fi întâlnit la rulmenţi,
roţi dinţate.
Studiile teoretice şi experimentale
asupra impactului s-au dezvoltat
a) Distribuţia presiunii adimensionale P în
contactul lubrifiat, cu impact normal; p=p(r) –
distribuţia de presiuni în contact, p H –
presiunea hertziană în contact
b) Grosimea adimensională H, a peliculei de
lubrifiant: h=h(r) – grosimea peliculei la raza r
faţă de centrul contactului, R – raza echivalentă
de curbură, b – raza contactului hertzian
Fig. 2.95. Modelarea unui impact cu peliculă de
fluid, pentru o bilă care loveşte un plan, ambele
elastice [149]
şi datorită necesităţii evitării consecinţelor grave, produse de un impact singular
sau repetat, a creşterii rezistenţei la impact a triboelementelor.

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
89
Modelele teoretice au inclus atât corpuri cu suprafeţe netede cât şi corpuri
rugoase la care forma asperităţilor este introdusă ca bază de date sau ca funcţii
periodice [3, 149]. Din Fig. 2.95, se observă că prin modelarea unui impact bilă pe
plan, pe baza teoriei elastohidrodinamice de ungere (EHD), se evidenţiează variaţia,
ca formă şi valoare maximă, pentru distribuţia de presiuni şi variaţia grosimii
peliculei de lubrifiant. Numerele asociate fiecărui linii reprezintă perioada de timp
de la începutul contactului, în 10 -6 secunde. În centrul contactului se formează o
cavitate în pelicula de fluid, care creşte în direcţie radială cât timp bila se apropie
de suprafaţa plană. Când aceasta revine, în zona de margine se dezvoltă un vârf de
presiune care se deplasează spre centrul contactului. Această creştere a presiunii se
asociază cu scăderea grosimii peliculei (Fig. 2.95b) în faza de revenire, care
favorizează izolarea unui micro-volum de fluid în centru, prin posibilitatea
existenţei unui contact uscat sau mixt în jurul acesteia, în condiţiile reale ale
suprafeţelor elastice şi rugoase, lucru evidenţiat de experimentele din Fig. 2.98.
a) b)
Fig. 2.96. Influenţa vitezi asupra distribuţiei de presiuni şi a grosimii peliculei,
cu ajutorul unui model propus de Andrei [3]
Modelul HD al impactului, propus de Andrei în [3], atât pentru suprafeţe
netede cât şi pentru suprafeţe rugoase, arată o creştere mare a presiunii, mai ales
sub influenţa vitezei de impact, de un ordin sau două de mărime, pe o durată
foarte mică; graficul din Fig. 2.96a este obţinut pentru t=5⋅10 -6 secunde de la
începutul impactului (t o ), iar cel din b) după 20⋅10 -6 secunde de la acelaşi moment
t o ), justificând astfel depăşirea limitei de elasticitate a materialului (bila se
consideră perfect rigidă în acest model).

90
Deteriorări în tribosisteme
a) material fragil b) material ductil
c) ambele materiale sunt deformate plastic d) fragmentarea straturilor de oxizi
e)
Fig. 2.97. Modele de deteriorare a pieselor supuse la impact repetat [232]
Comportarea diferită a materialelor la impact este sugestiv dată în Fig. 2.97,
varianta c) fiind cea întâlnită la brinelarea rulmenţilor, dar şi exemplificată cu
rezultatele din Fig. 2.98. Mecanismele de deteriorare şi detaşare de material la
impact repetat (numit şi impact de oboseală) pot fi:
- uzura oxidativă, formându-se straturi de oxizi care împiedică contactul
direct metal-pe-metal; tipul uzurii, depinde de natura straturilor de oxizi: redusă –
pentru straturi mai stabile şi greu detaşabile, severă – pentru straturi uşor de
fragmentat la impact;
- uzura de adeziune, caracterizată prin transfer de material de pe o suprafaţă
pe alta şi de smulgeri (tip smearing), deoarece, o dată aderate, separarea
suprafeţelor la impact repetat se poate face departe de suprafaţa de aderenţă, în
materialul mai slab;
- uzură abrazivă se dezvoltă din cauza formării marginilor cavităţilor de
indentare, care apoi se pot rupe, sparge generând particule abrazive care se interpun
între corpuri; şi mişcarea relativă a corpurilor pe durata impactului, poate lăsa
urme de abraziune; în funcţie de natura materialelor, urmele pot fi tip brăzdare, cu
deformări plastice ale marginilor ridicate deasupra suprafeţei iniţiale;

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
91
- oboseală superficială severă, cu iniţierea mult mai rapidă a fisurilor din
substrat, însoţită de laminarea, ecruisarea şi detaşarea de particule, de obicei sub
forma unor plachete sau solzi, mai mari decât cei observaţi pe aceleaşi materiale, la
oboseala ciclică;
- deformări plastice; dacă impactul repetat nu duce la detaşare de material,
acesta fiind mai ductil, se deformează, fiind „extrudat” spre marginea urmei de
impact, semînând ca formă, cu o ciupercă (Fig. 2.97b).
Ponderea mecanismelor de deteriorare la impact este sugerată în Fig. 2.97e.
Cercetările experimentale au relevat importanţa formei şi calităţii suprafeţelor
corpurilor, a materialelor acestora dar şi influenţa parametrilor impactului
(forţă de impact, viteză, durată) asupra modificărilor cauzate în corpuri (deformaţii,
schimbări structurale etc.) dar şi asupra funcţionării sistemului tehnic ca întreg.
Condiţii de testare;
Impact normal pe suprafaţa plană a probei,
Bilă cu diametrul de 10 mm, Ra=0,2 µm,
Suprafaţa în repaus lubrifiată cu ulei de transmisie.
Amprente plastice obţinute pe oţel Rul 1 recopt, 207 HB,
R m =2300...2600 MPa, R p0,2 =1100...1150 MPa
a) v = 0,1 m/s; b) v = 0,2 m/s c) v = 0,3 m/s
Distribuţia de presiune cu
un singur maxim, h min
aproape constantă.
Apare a doua zonă de
presiune ridicată, localizată
inelar şi pelicula ocupă o
cavitate inelară, spre
periferia contactului.
Apare o a doua zonă centrală
de presiune ridicată, cu
valori comparabile cu cea
inelară, în care lubrifiantul
este „captiv”.
Amprente obţinute pe probe de oţel Rul 1 tratat, 60 HRC,
R p0,2 =2015 MPa;
(Evidenţierea amprentei elastice s-a făcut cu toner distribuit uniform pe bila de impact.)
Fig. 2.98. Influenţa vitezei de impact asupra contactului [3]
Astfel, mărirea vitezei de contact pentru aceeaşi masă implicată în contact
(aşa cum se întâmplă şi la brinelarea rulmenţilor) a dus la creşterea forţei,

92
Deteriorări în tribosisteme
acceleraţiei de impact şi a amprentei, atât pe materialul mai moale (Rul 1 recopt),
cât şi pe cel dur (Rul 1, tratat).
Această analiză mai detaliată a impactului singular a fost făcută cu scopul
de a evidenţia regimul tranzitoriu sever (gradient mare de presiuni, atât în timp,
cât şi pe contact, şi comportarea diferită a metrailelor în funcţie de caracteristicile
mecanice). Consecinţele impactului modifică solicitările din contactul solicitat la
oboseală, provocând oboseală prematură din mai multe cauze: zona contactului
devine un puternic concentrator de tensiune, materialul este slăbit de impactul
singular, pelicula de lubrifiant este greu de format pe noua topografie a suprafeţei.
Repetarea impactului (Fig. 2.100) duce la distrugerea stratului superficial,
după un număr redus ce cicluri, printr-un mecanism similar obosealii superficiale
dar cu componente evidentă de curgere şi deformare plastică a materialului. Alte
cicluri de impact vor provoca fisuri pe zone extinse, cu detaşarea (exfolierea) unor
particule mari, aplatizate [304, 335], după modelul din Fig. 2.99.
Fig. 2.99. Etape succesive în deteriorarea la impact repetat [232, 335]
a) după 2 impacturi b) după 4 impacturi c) după 5 impacturi
Fig. 2.100. Deformarea stratului superficial la impact repetat, pe un oţel recopt (ANSI 1060),
cu duritate 95 HRB [232]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
93
a) Modelul deteriorării suprafeţelor şi
repoziţionării supapei
b) Suprafaţa de reazem, deteriorată, a supapei
Fig. 2.101. Cauzele generării
oboselii de impact la supapele
motoarelor cu ardere internă.
[232]
c) Suprafaţa deteriorată a scaunului. i) – fisuri superficiale;
ii) – detaşări de material prin exfoliere.
Impactul repetat se generează la modificarea poziţiei supapelor unui motor
cu ardere internă: trebuie subliniat că parametrii impactului (viteză, energie de
impact) sunt crescători în timp, din cauza uzurii progresive care modifică continuu
poziţia supapei. Deci distrugerea suprafeţelor active este şi ea accelerată (nu este
un proces cu viteză constantă ca la lagărele de alunecare, tocmai din cauza oboselii
de impact). Repoziţionarea supapei are două cauze: impactul repetat al supapei pe
scaunul ei de reazem şi alunecarea supapei pe suprafaţa scaunului deoarece capul
supapei ăşi modifică poziţia în timpul ciclului de ardere din cilindru. Impactul pe
suprafaţa supapei Aceste procese produc o uzură caracteristică pe suprafaţele în
contact: urme sau benzi denivelate şi „văi” aproape circulare pe suprafaţa de
aşezare a supapei (Fig. 2.101b) şi fisuri superficiale pe suprafaţa de reazem a
scaunului (Fig. 2.101c)
2.5.7. Oboseala cu fluaj

94
Deteriorări în tribosisteme
Oboseala cu fluaj ca proces de deteriorare, implică suprapunerea oboselii
mecanice peste fluaj. De fapt, o temperatură ridicată, chiar constantă, a elementului
solicitat provoacă un fluaj ciclic, mai accentuat sau nu din cauza tensiunii variabile
induse de solicitarea mecanică. Deci, oboseala cu fluaj există dacă cea mecanică
acţionează pe un element la temperatură ridicată: pentru aliaje metalice aceasta
poate fi de ordinul sutelor de grade, dar pentru materiale plastice procesul poate
apare la temperatura mediului ambiant sau la creşterea temperaturii doar cu
câteva grade sau zeci de grade Celsius [126]. Acest proces de degradare a materialui
este întâlnit în unităţi energetice, în reactoare nucleare [12]. Din cauza menţinerii la
temperaturi ridicate a elementelor de lucru, fluajul existent poate promova dezvoltarea
fisurii iniţiată de oboseala mecanică. Uneori procesul poate fi însoţit şi de
cavitaţie (la rândul ei, tot un proces ciclic), cum se întâmplă în cazul pereţilor
cilindrilor de la motoarele cu ardere internă. (Fig. 2.84a) [234].
2.5.8. Mecanisme secundare de deteriorare prin oboseală
Şi procesul de abraziune (dar nu numai) poate fi analizat ca fiind ciclic,
repetabil. Abraziunea poate fi cauza iniţierii unei fisuri de oboseală, sau a detaşării
particulelor din stratul superficial deoarece ar putea veni „în întâmpinarea” fisurii
de oboseală, mărind-o (Fig. 2.102). Oboseala abrazivă este asociată cu mişcarea
relativă a două corpuri, unul solid cu dimensiuni relativ mari, celălalt ca sistem de
particule relativ mici. Praful care există între diferite suprafeţe ale triboelementelor,
lubrifiate sau nu, poate duce, în anumite condiţii (formă, masă a particulelor,
viteze etc.) la deteriorare. Aceasta poate să nu apară la prima „trecere” a
particulelor de praf, ci după treceri repetate, de aici şi analogia cu procesele de
oboseală. Aspectul rămas după acest mecanism de oboseală este denumit şi
spalling sau pitting, similar cu rezultatul oboselii unui contact încărcat. Utilizarea
termenilor se justifică pentru că procesul abraziv poate accelera dezvoltarea unor
fisuri deja existente în material (cauzate de alt tip de oboseală sau din alte cauze, de
exemplu, provocate de defecte tehnologice).
Fig. 2.102. Mecanismul de inţiere a oboselii abrazive într-un lagăr de alunecare [234]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
95
Figura 2.102 prezintă un model în etape pentru un proces de oboseală
abrazivă: 1 - iniţierea unor fisuri în substrat din cauză că particula „captivă” în
contact determină creşterea presiunii în contact, 2 – în alt loc, aceeaşi particulă sau
o alta va „ajuta” la propagarea fisurii şi la deschiderea ei spre suprafaţă, 3 – la o
altă trecere sau/şi în altă zonă a contactului, particula solidă „târâtă” în contact
provoacă detaşarea materialului dintre suprafţa corpului şi reţeaua de fisuri,
rezultând un micro-crater similar celui obţinut prin oboseală de contact.
a) fisuri pre-existente b) după propagarea fisurii
Fig. 2.103. Oboseala de uzură pentru un lagăr de alunecare [235]
Un exemplu de uzură abrazivă este dat în fig. 2.103a care prezintă un lagăr
de arbore cotit, având impurităţi mecanice; în afara solicitării din contact se
observă urme de zgârieturi, ceea ce înseamnă că pe lângă solicitarea de contact,
suprafaţa este supusă unei uzuri abrazive. Chiar dacă uzura abrazivă nu este
suficient de agresivă ca să iniţieze fisuri, o dată apărută una, să zicem din cauza
obosealii superficiale (Fig. 2.104), una sau mai multe particule pot fi „blocate” în
fisură, devenind un micro-indentor singular sau multiplu, care va zgâria suprafaţa
conjugată şi va împiedica formarea peliculei de lubrifiant (măcar intermitent
şi/sau local). Tensiunile mari care apar pe particulele captive în fisuri sunt
transmise materialului, forţând mărirea fisurii (Fig. 2.104, cadrul 3) şi chiar
detaşarea unor particule de uzură, relativ mai mari.
Fig. 2.104. Mecanismul oboselii abrazive, acţionând asupra unei fisuri pre-existente [234].

96
Deteriorări în tribosisteme
Oboseala provocată de uzură este tipică sculelor aşchietoare (de la cele mai
mici, până la dinţii de excavator). Sarcina ciclică apare inevitabil datorită
proceselor de stick-slip ce însoţesc detaşarea aşchiei, a vibraţiilor maşinii-unelte, a
caracteristicilor procesului de aşchiere etc. Totuşi fisurile se dezvoltă şi în zone care
nu sunt supuse uzurii, deci procesul are la bază oboseala mecanică a materialului
sculei. Procesul de prelucrare prin aşchiere implică şi un câmp termic cu valori
variabile, deci deteriorarea sculei poate avea şi o componentă de oboseală termică.
Influenţa ei poate fi redusă prin selectarea unui fluid de răcire adecvat procesului
tehnologic, dar acest lucru nu înseamnă eliminarea câmpului termic variabil, ci
doar reducerea sau/şi concentrarea lui spre zona activă a sculei [18].
Oboseala abrazivă apare şi când între cele două corpuri în mişcare relativă
apare un „al treilea corp” [95] (praf, nisip, impurităţi mecanice etc.), chiar dacă sistemul
are sau nu lubrifiant. Rezultatul mecanismului de deteriorare seamănă cu cel
produs de oboseala de uzură, unii specialişti utilizând denumiri particulare numai
pentru a evidenţia prezenţa sistemului
format din particule solide.
Există chiar procese de prelucrare
care implică introducerea particulelor
solide în fluidul tehnologic, de
exemplu, la finisarea bilelor de rulment.
Acest mecanism de deteriorare
se întâlneşte, nedorit, în lagărele
şi rulmenţii contaminaţi cu
particule solide (Fig. 2.105). Prezenţa
unei fisuri pre-existente face ca
aceasta să se comporte ca o „cursă”
pentru particulele solide, care se
„înţepenesc” în deschiderea fisurii,
provocând dezvoltarea ei accelerată,
la variaţia ciclică a sarcinii.
Fig. 2.105. Palier de arbore cotit, distrus prin
obseală abrazivă [234]
2.5.9. Fretting-ul – un proces de oboseală şi uzură
Oboseala fretting 10 apare de obicei la corpuri în contact sub sarcină, deseori
fără mişcare relativă vizibilă, dar supuse unor vibraţii cu amplitudine mică (tradiţional,
între 1...100 µm). Acest proces de distrugere este des întâlnit în asamblări
supuse la vibraţii (între şuruburile şi piuliţele de asamblare ale bielei, între inelele
exterioare ale rulmenţilor şi suprafeţele de reazem din carcase, între inele interioare
ale rulmenţilor şi fusurile pe care sunt montaţi etc.). Cum sistemele sunt compuse
din elemente individuale, ataşate unele de altele prin diverse procedee, fretting-ul
10 fret – a se agita; a se roade, a fi ros/mâncat (şi despre fier etc.); a măcina; roadere, măcinare; loc
ros/uzat/ mâncat (extras din Dictionar englez-român, Leviţchi L., Bantaş A., Ed. Teora, 2003).

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
97
apare şi în asamblarea palelor de elici sau de turbine pe butuc, la piesele
intermediare între discurile turbinelor şi arbore etc. [19, 217, 223, 305].
Fretting-ul este un proces de oboseală pentru că în cazul existenţei micilor
mişcări oscilatorii tensiunile superficiale şi cele din volumul materialului sunt
ciclice. Fisura iniţială poate fi cauzată de valori mari, alternative ale tensiunilor, de
un proces de aderenţă între asperităţile care rămân blocate. O dată apărută, fisura
are o viteză mare de propagare şi o ramificare intensă din cauza tensiunilor mari
de tracţiune din zona de margine a contactului şi a adeziunii puternice între asperităţile
contactului: asperităţile nu se rup întotdeauna, dar lărgesc şi/sau adâncesc
fisura şi/sau fisurile învecinate.
Fretting-ul poate fi privit şi ca un proces de tribocoroziune, pentru că piesele
între care apare, funcţionează în prezenţa unor agenţi agresiv chimic. Rezultatul
procesului este numit uzură fretting. Cauzele iniţierii şi întreţinerii fretting-ului (ca
proces de deteriorare dar şi de uzură) pot fi: deformaţii elastice sau elasto-plastice,
adeziuni, oboseală superficială, difuzie, microsuduri, abraziune, eroziune,
modificarea stării de tensiuni, surse de vibraţii în apropierea contactului (acesta
fiind considerat static la nivel macro şi teoretic).
Fretting-ul reduce durabilitatea contactului, prin fisurarea şi corodarea
suprafeţelor în contact. Procesul, cu ambele aspecte (coroziune şi oboseală), este
accelerat de unele reacţii chimice, dar se produce şi în vid sau gaze inerte, şi
caracterizează atât materialele metalice, cât şi materialele plastice, compozitele,
chiar şi metalele nobile, depuse ca acoperiri de protecţie.
Fig. 2.106. Distribuţia de tensiuni într-un contact supus la fretting
Modelul procesului de deteriorare prin fretting are în vedere comportarea
elasto-plastică a materialului în contact [183]. Sub acţiunea sarcinii normale W dar
şi a sarcinii tangenţiale Q, asperităţile din zona centrală a contactului (Fig. 2.106,
Fig. 2.107) se deformează elastic. Această zonă, numită şi „fără alunecare”, este
înconjurată de o alta, inelară, pe care asperităţile se deformează plastic, dar nu se
rup încă. La rândul ei este înconjurată de zona „de alunecare” în care asperităţile se
rup. Se presupune că în contact acţionează sarcina normală W, care în condiţii
statice determină o distribuţie parabolică (hertziană) de presiuni p pe contact,

98
Deteriorări în tribosisteme
sarcina tangenţială Q, cu o distribuţie concavă pe suprafaţa de contact, atât timp
cât nu se realizează mişcarea macro, şi bineînţeles o forţă de frecare care determină
pe suprafaţa de contact un efort tangenţial de forma µ ⋅ p , µ fiind coeficientul de
frecare caracteristic cuplului de materiale. Toate aceste sarcini sunt ciclice, W şi Q
putând avea perioade egale sau mult diferite, în funcţie de aplicaţie.
Fig. 2.107. Iniţierea fisurilor prin oboseală fretting
Rezultanta eforturilor tangenţiale pe suprafaţa de contact este dată în Fig.
2.106, cu linie continuă, forma distribuţiei lor fiind cauza celor trei zone cu
comportare diferită în contact.
Caracterizarea procesului de fretting se face şi prin coeficientul de acoperire
reciprocă (CAR), definit ca raport între valoarea cea mai mică a ariei nominale de
contact dintre cele două care se formează pe triboelemente şi aria nominală a urmei
de frecare (Fig. 2.108) [194, 246]. CAR se poate defini şi pentru orice contact cu
mişcare relativă. De exemplu, pentru rulmenţi şi angrenaje cu roţi dinţate are
valori mult mai mici decât 1, mai mic decât 1 în cazul frecării segmentului de
piston pe cilindrul motorului cu ardere internă. Pentru mişcările oscilatorii care
provoacă fretting-ul, valorile CAR se apropie de 1.
a) l < a şi CAR>0,5 b) l > a şi CAR

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
99
(Fig. 2.107). Când CAR are valori mari, o mare parte din suprafaţa deteriorată nu
este expusă (altfel spus, rămâne mereu acoperită de celălalt triboelement) iar o
mare parte din particulele de uzură formate, este reţinută în contact (Fig. 2.109).
O caracteristică a fretting-ului este reţinerea/menţinerea prelungită în
contact, a particulelor de uzură, rezultate, între suprafeţele de alunecare, când
amplitudinea mişcării este relativ mică.
Chiar şi la amplitudini mici, particulele detaşate se acumulează în straturi
insulare care pot separa suprafeţele iniţial în contact. Particulele continuă să se
acumuleze până când, la ~10 5 cicluri, după care suprafeţele sunt separate de acest
strat de particule de uzură, care, în timp, este aruncat în afara urmei de fretting.
Menţinerea particulelor în contact nu este dăunătoare atâta timp cât suprafeţele au
posibilitatea să se mişte liber. Pentru contacte cilindrice (având ajustaje cu joc sau
intermediare [104]) sau inelare (la etanşări frontale statice, supuse vibraţiilor),
formarea şi reţinerea particulelor de uzură în contact este dăunătoare pentru că
măreşte tensiunile din contact. Modelul procesului de deteriorare prin fretting (Fig.
2.109 [27, 183, 223, 246, 273]) a fost evidenţiat în multe studii experimentale [27, 72,
107, 119, 130, 246] şi în aplicaţii reale [75, 114, 312]. Fretting-ul poate apare chiar şi
în contacte lubrifiate [130].
a) Etapa iniţială a procesul de fretting
b) Etapa următoare în procesul de fretting
Fig. 2.109. Modelul reţinerii particulelor de uzură în contactul supus frettingului [27, 72, 107, 246]
În prezenţa oxigenului din aer sau a altor agenţi chimici (apa, de exemplu),
particulele de uzură, mai ales cele metalice, suferă un proces puternic de oxidare şi
degradare chimică, devenind mai uşor de fragmentat, rezultatul fiind o pulbere
fină. De exemplu, în contactele oţel-oţel această pulbere fină are culoarea roşiatică a
ruginii, iar în contactele care implică aliaje de aluminiu, pulberea ca rezultat al
fretting-ului, este de culoare neagră, tipică.

100
Deteriorări în tribosisteme
Pentru a exemplifica modelul procesului de
fretting din Fig. 2.109, vor fi prezentate câteva fotografii
din studiul lui Hager et al. [107], făcut pentru a
creşte durabilitatea unei turbine prin reducerea
intensităţii procesului de deteriorare prin fretting a
asamblării dintre palele compresorului şi butuc.
Testele au simulat contactul elipsoidal din Fig. 2.110
(amplitudinea mişcării oscilatorii ~200 µm, cu frecvenţa
de 30 Hz), materialul fiind, pentru ambele
piese, un aliaj de Ti (Ti6Al4V), caracterizat printr-un
raport mare între rezistenţă şi masă, şi respectiv,
rezistenţă la coroziune. Dar, din punct de vedere
tribologic, aliajele de titan în contact sunt susceptibile
să promoveze uzură de aderenţă, chiar în forme
severe (galling), iar oxizii formaţi prin fretting sunt
duri, producând uzură abrazivă suplimentară.
Pentru acest contact s-a evidenţiat că fretting-ul este
un proces dinamic, dezvoltat în etape:
- în primele 100 cicluri de solitare se dezvoltă
procese de aderenţă (galling) şi de transfer de
material, concomitent cu forfecarea asperităţilor;
Fig. 2.110. Suprafeţele pe care se
dezvoltă fretting-ul, la asamblarea
unei pale în butuc
a) Săgeţile indică particule
mari de uzură (după 1000 cilcluri)
b) Săgeţile indică secţiunea
prezentată în c) şi d) (după 100.000 cicluri).
c) Secţiune prin urma de fretting din a);
săgeata indică compactarea particulelor de
uzură, oxidate.
d) Detaliu al zonei centrale a cavităţii
din c); săgeţile indică ruperi ale
stratului de format plastic.
Fig. 2.111. O urmă rezultată prin deteriorare tip fretting a contactului între piese prelucrate
din acelaşi aliaj de titan, la temperatura camerei [107]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
101
- între 100 şi 1.000 de cicluri, stratul superficial este puternic ecruisat şi
devine prea casant pentru a face faţă solicitării variabile, se fragmentează în particule
fine, care sunt reţinute între suprafeţe, spre marginea contactului, producând
o uzură abrazivă tipică celui de-al treilea corp, unele fiind evacuate din contact;
- până la 100.000 de cicluri, particulele de uzură se oxidează; cavitatea formată
(cu adâncimea de ~40µm) este plină cu particule de uzură; zona întunecată
de deasupra din Fig. 2.111c şi d, este formată dintr-o pulbere compactată de titan şi
oxizi ai acestuia; stratul superficial al urmei de fretting este puternic deformat spre
marginile cavităţii şi în centrul ei, unde se acumulează şi sunt înglobate particule
mai mici de uzură; deformaţia plastică a stratului superficial al cavităţii va
continua până când, din cauza ecruisării, va deveni fragil şi se fisurează generând
particule mari de uzură.
Creşterea rezistenţei acestui contact la fretting se poate face prin acoperiri
compatibile, care să-şi păstreze ductilitatea, să nu genereze procese de coroziuneoxidare
atât de intense şi să aibă viteze de uzură mai reduse; soluţia oferită de
Hagen [107] a fost perechea de acoperiri, una de nichel, cealaltă din nitruri de crom
şi carbon.
Fretting-ul se poate suprapune peste alte forme de distrugere a stratului
superficial şi, câteodată, este greu să se spună care mecanism de distrugere a fost,
cronologic, primul.
Oboseala fretting se manifestă şi prin generarea de fisuri cauzate de mişcarea
vibratorie şi care apar la marginea sau spre interiorul contactului, accelerând şi
procesul de coroziune, rezultând o imagine caracteristică, mai ales la rulmenţi [302,
306, 307, 332] (v. şi Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor).
Mecanismele şi urmele de fretting pot diferi, în funcţie de cuplul de
materiale, de sarcina în contact, tipul mişcării (contact static sau, supus vibraţiilor),
de natura mediului şi de temepratură. Chiar şi oţeluri considerate rezistente la
coroziune pot fi deteriorate prin fretting (Fig. 2.112).
Fig. 2.112. Fretting (numit şi coroziune de contact) pe un capăt de arbore
din oţel inoxidabil [339]

102
Deteriorări în tribosisteme
Materialele corpurilor în contact determină aspecte tipice pe suprafeţele
deteriorate (Fig. 2.113):
a) urmă obţinută din cauza unui proces de fretting între epruvete cilindrice
din oţel: urmă adâncă, „excavată”, la contactul direct între asperităţi, acumularea
particulelor de uzură în straturi, în micro-cavităţile formate;
b) urma obţinută la contactul între două ceramice atestă o rezistenţă mai
bună a ceramicelor la fretting, comparativ cu oţelurile; mecanismele de deteriorare
sunt dominate de abraziune fină (polizare), micro-fracturare şi micro-exfoliere.
a) Oţel-oţel b) Ceramică-ceramică
Fig. 2.113. Urme de fretting obţinute în aceleaşi condiţii de testare [246]
Comportarea polimerilor la fretting, deşi nu sunt predispuşi la oxidare, este
puternic influenţată de prezenţa apei. De exemplu, la policarbonat (PC) în contact
pe oţel în aer uscat, de abia se observă urme de fretting, în atmosferă umedă de
azot sau oxigen (80% umiditate), uzura polimerului creşte de 30...50 de ori.
Deşi, teoretic, se poate explica influenţa temperaturii prin două moduri,
acestea există simultan în orice contact supus la fretting: creşterea temperaturii
măreşte (sau accelerează) viteza de oxidare şi/sau coroziune, dar determină şi
modificări ale proprietăţilor fizice şi mecanice ale materialelor, de cele mai multe
ori nefavorabile pentru durabilitatea contactului.
Fretting-ul este accelerat de curentul electric în două moduri: slăbeşte
rezistenţa mecanică a contactului şi reduce rezistenţa electrică a contactului în
urma proceselor tribochimice.
2.5.10. Oboseala corosivă
Oboseala corosivă există oricând unul sau mai multe dintre elementele unui
tribosistem favorizează iniţierea şi susţinerea unor reacţii chimice care generează
prematur şi accelerează procesele de oboseală.
Oboseala de coroziune apare şi se dezvoltă de cele mai multe ori în condiţii
de mediu sau/şi lubrifiant agresiv chimic, sub solicitări variabile; accelerează dezvoltarea
fisurii şi de cele mai multe ori iniţiază fisuri de oboseală în mai multe zone

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
103
ale elementului analizat, comparativ cu un mecanism de oboseală fără influenţă
corosivă considerabilă (de exemplu, ruperea unui arbore la oboseală este iniţiată în
acest caz într-un punct sau cel mult în două zone mai solicitate, în funcţie de tipul
şi solicitarea arborelui, vezi Fig. 2.62 şi Fig. 2.63). Figura 2.114 [234] prezintă o
rupere a unei biele printr-un mecanism de oboseală corosivă. Efectul reacţiilor
corosive se observă clar pe morfologia ruperii, prin culorile tipice ale compuşilor
chimici formaţi. O analiză la microscop arată, în majoritatea cazurilor, o propagare
intergranulară a fisurii, specifică oboselii corosive [20]. Pentru evidenţierea
culorilor, vezi CD-ul ataşat cărţii).
Uzura corosivă este rezultatul
unui proces de distrugere în
care reacţiile chimice sau electrochimice
joacă un rol dominant în
defectarea tribosistemului, putând
fi însoţită de detaşare de material
[43, 51, 246]. Aceasta apare la
piesele în repaus sau în mişcare relativă
atunci când mediul este agresiv
chimic. Chiar unii lubrifianţi pot
fi agenţi agresivi chimic, mai ales în
combinaţie cu apa, sau când, din
diferite cauze, au suferit schimbări
structurale, rezultând radicali liberi Fig. 2.114. Bolţ de asamblare a unei biele,
foarte agresivi cu materialele solide deteriorate prin oboseală corosivă [234].
cu care vin în contact [32]. Curentul electric favorizează apariţia şi dezvoltarea
coroziunii pentru că poate iniţia şi întreţine formarea redicalilor liberi.
Coroziunea nu poate fi evitată dar poate fi redusă.
Procesul corosiv depinde, în condiţii statice, de compoziţia şi structura corpului,
de mediu (prin compoziţie, temperatură, prezenţa particulelor solide şi
lichide etc.). Cum prezenţa oxigenului caracterizează atmosfera normală şi alte
medii de lucru (fiind dizolvat şi în fluide), aplicaţii în care oxigenul este total
eliminat fiind puţine şi strict specializate, oxidarea este principalul proces care se
dezvoltă la suprafaţa corpurilor. În cazul metalelor şi aliajelor lor, majoritatea fiind
instabile termo-dinamic, la suprafaţa lor se formează un strat de oxizi care
intermediază acţiunea mediului sau a altui corp asupra materialului de bază.
Câteodată acest strat acţionează ca o barieră care protejează suprafaţa (ca în cazul
aluminiului şi aliajelor lui), alteori oxidarea este continuă şi distructivă, un
exemplu tipic fiind oxidarea aliajelor feroase (ruginirea).
Frecarea accelerează efectele coroziunii chimice prin modificări în stratul
superficial, reacţii exotermice, acumulări de potenţial electrostatic, forţarea
pătrunderii agenţilor agresivi în fisurile de oboseală sau în urmele de abraziune.
Tribocoroziunea este rezultatul combinat al coroziunii chimice şi al mişcării
şi solicitărilor ciclice ale suprafeţelor. Acest proces va fi descris după modelul lui
Quinn (citat în [83]) pentru suprafeţe din oţel, material încă dominant în aplicaţiile

104
Deteriorări în tribosisteme
industriale. Pelicula de oxid este deja formată pe piesa încă în repaus, având anumite
caracteristici mecanice şi chimice. În mişcare, procesul de oxidare continuă
dar cu trăsături caracteristice, dependente de sarcină, viteză, temperatură şi topografia
suprafeţei. Din punct de vedere al intensităţii procesului de triboxidare, s-au
delimitat două regimuri, unul uşor şi altul sever. Nu întotdeauna regimul sever de
uzură oxidativă se asociază cu o uzură totală severă. Cele două regimuri sunt de
obicei delimitate de o anumită viteză relativă dintre triboelemente.
În Fig. 2.115 sunt date etape ale tribocoroziunii: a) creşterea peliculei de oxid
şi ruperea ei, b) ruperea peliculei
ajunsă la o grosime critică şi
regenerarea peliculei de oxid.
Local, predomină una din etape,
rezultatul fiind o uzură de coroziune,
asociată cu una de adeziune
şi abraziune, ponderea
fiind dictată de caracterul particulelor
detaşate şi de cel al straturilori
de oxizi, regenerate.
Peste o anumită viteză critică,
uzura se manifestă ca îndepărtare
a peliculei de oxizi. Regimul
uşor de oxidare se caracterizează
prin oxidarea vârfurilor
asperităţilor din cauza căldurii
generate prin frecare, iar stratul
de oxid creşte până când, la o
anumită grosime (~10 µm pentru
oţel), este forfecat sub formă de
Fig. 2.115. Modelul procesului de tribocoroziune [33]
micro-plachete de uzură. La
viteze mari (peste 10 m/s), oxidarea devine un proces mult mai intens, fiind
considerată severă. Din cauza regimului termic ridicat, pelicula de oxid devine
plastică, chiar poate topi local, formând un material foarte vâscos, dar care poate
curge sub acţiunea sarcinii şi mişcării relative [33].
Oxidarea determină, în anumite condiţii, un strat protector, regenerant, care
îmbunătăţeşte comportarea tribologică, situaţie întâlnită la unele triboelemente de
alunecare, funcţionând la temperaturi ridicate [33]. Pe durata alunecării se
generează particule de uzură. Unele dintre ele se pierd din contact, dar altele sunt
reţinute între asperităţile suprafeţelor, unde sunt deformate în mod repetat şi
fragmentate. Odată reduse la dimensiuni mai mici, ele se aglomerează mai ales în
„văile” profilului şi are loc un proces de adeziune şi compactare a lor, rezultând un
strat superficial care poate susţine sarcina. Această „sinterizare” a particulelor
detaşate şi fragmentate duce, în anumite condiţii, la reducerea uzurii totale ca întrun
proces de „reciclare” a particulelor de uzură.

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
105
Uzura de coroziune, alta decât cea oxidativă, apare chiar la contacte lubrifiate,
când lubrifiantul sau aditivii lui reacţionează chimic cu suprafeţele solide.
Rezultatele acestor reacţii pot fi incluse în două grupe: produse care slăbesc stratul
superficial (şi atunci distrugerea prin uzură se accelerează) şi produse care, odată
formate şi adsorbite pe straturile superficiale, îmbunătăţesc comportarea
tribologică, eliminând contactul direct dintre corpurile solide. Problema acestei
uzuri corosive direcţionate este că stratul se va regenera atât timp cât există
condiţiile de formare (anumiţi aditivi în lubrifiant, o anumită temperatură etc.).
Fig. 2.116. Modele de deteriorare a peluculeor de oxizi [13, 14, 252]
În general pe suprafaţa triboelementelor se formează pelicule care depind de
natura materialelor solide dar şi de compoziţia şi temperatura mediului. Când
tribosistemul funcţionează, în contact sunt, de fapt, aceste pelicule. Figura 2.116
prezintă posibile procese de tribocoroziune şi uzură:
a) pe suprafaţa triboelementelor se formează pelicule rezistente, durabile,
care reduc substanţial uzura şi coroziunea; pelicula solidă astfel obţinută, are, deci,
proprietăţi lubrifiante; aceasta poate fi generată de chiar aditivii din lubrifiant (de
exemplu, aditivii de extremă presiune (EP) reacţionează chimic cu substratul metalic
de la o anumită temperatură în sus, şi dacă nu sunt depăşite anumite limite de
sarcină, viteză şi temperatură, pelicula astfel formată nu se distruge şi reduce frecarea
şi uzura (regimul de lubrifiere este numit în acest caz regim limită [211, 281]);
b) pelicula formată în prezenţa agentului corosiv (din mediu sau lubrifiant)
se distruge în contact, dar se regenerează imediat ce suprafaţa astfel descoperită
vine în contact cu agentul corosiv, rezultând o uzură intensă; aceasta este forma
cea mai des întâlnită ca uzură corosivă, deoarece majoritatea peliculelor de uzură
sunt formate din oxizi şi/sau compuşi fragili, conţinând ioni activi care întreţin
tribocoroziunea;

106
Deteriorări în tribosisteme
c) un proces de coroziune în care alte forme de uzură, caracteristice
tribosistemului (abraziune, adeziune, oboseală etc.), permit şi accelerează reacţii
chimice între materialul de bază şi pelicula superficială formată prin acţiunea
iniţială a agentului corosiv, acesta putând să acţioneze şi ca un catalizator de
reacţie. Un exemplu de agent corosiv care poate acţiona în acest fel, este apa sau
soluţiile acide. Trecerea unui curent electric şi creşterea temperaturii accelerează
procesul. În acest caz materialele triboelementelor ar trebui înlocuite cu altele
pentru care tribocoroziunea să fie cel puţin diminuată;
d) acest proces este caracteristic mediilor foarte agresive chimic, în care
pelicula superficială este extrem de slabă, conţinând chiar compuşi dizolvabili în
mediu sau în lubrifiant; distrugerea straturilor superficială este foarte rapidă.
2.6. Forme particulare sau combinate de uzură
În Fig. 2.117 sunt date forme specifice de uzură de rostogolire, influenţate în
special de duritatea stratului superficial a triboelementelor.
Uzura de rostogolire (rolling wear) [35, 36, 42] este o uzură cauzată de
mişcarea relativă de rostogolire între corpuri rigide, care au aceeaşi viteză (modul,
direcţie) şi nu este un sinonim pentru oboseala în contactul de rostogolire, deşi
aceasta poate fi o componentă a procesului de distrugere la rostogolire.
a) b)
c) d)
Fig. 2.117. Forme particulare de uzură [268]

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
107
Falsa brinelare (false brinelling) este o distrugere a suprafeţei unui lagăr
(de alunecare sau de rostogolire), caracterizată prin amprentări datorate altor
cauze şi nu deformării plastice ca rezultat al unei suprasarcini. Poate apare, de
exemplu, sub acţiunea jeturilor corosive, a încălzirii.
Eroziunea – coroziunea [42] este un proces sinergetic de distrugere, implicând
simultan două componente: eroziunea şi coroziunea care se intercondiţionează,
şi, de aceea, uzura rezultată este accelerată.
Zgârierea (scratching-ul) [36, 42] este un proces de distrugere prin detaşare
mecanică (în principal zgâriere), prin deplasarea relativă a suprafeţelor în contact.
Rezultatul este amplificat de prezenţa particulelor abrazive, a asperităţilor
corpului-pereche. Un termen sinonim este brăzdarea.
Uzura de netezire (delamination wear) [42] este o uzură care apare în stadiul
de rodaj şi constă în pierderea de material astfel încât suprafeţele devin mai
netede (se rup doar vârfurile asperităţilor mai înalte, celelate deformându-se doar,
elastic sau elasto-plastic). Dacă viteza de alunecare este suficient de mică pentru a
nu încălzi materialele în contact, suprafeţele devin mai conforme şi presiunea de
contact scade din cauza repartizării mai uniforme şi pe mai multe micro-contacte.
Frecarea duce la deformarea asperităţilor, forfecându-le pe cele mai înalte în sensul
de mişcare; principalul mecanism nu este abraziunea, ci desprinderea de microplachete,
presupunându-se că efortul exercitat de asperităţile mai dure produc o
forfecare plastică a celor de pe materialul mai moale.
În concluzie, mecanismele de deteriorare a triboelementelor sunt complexe,
deseori se suprapun, fiind greu de estimat cronologic apariţia lor, şi de stabilit o
pondere a fiecăruia la rezultatul final. De aici rezultă importanţa realizării testelor
în condiţii cât mai apropiate de solicitarea reală, în scopul de a nu altera
componentele şi interdependenţa proceselor de deteriorare, prin parametrii
testului şi forma epruvetei în laborator.
2.7. Studiu de caz. Uzura compozitelor cu matrice polimerică
Noi tehnologii şi materiale compozite se dezvoltă şi se investighează pentru
domenii de aplicare din ce în ce mai diverse, necesitând evaluarea proprietăţilor
acestora în condiţii particulare [23, 33, 259, 288, 297]. Compozitele pot avea un set
de proprietăţi tribologice surprinzător de bune, spun utilizatorii, iar specialiştii
(fizicieni, chimişti, tribologi), pe baza unor ample şi variate studii teoretice şi
experimentale continuă să ofere soluţii pentru creşterea durabilităţii sistemelor pe
baza exploatării şi direcţionării setului de proprietăţi ale compozitelor. În
„Advances in Composite Tribology”, Briscoe [33] propune o clasificare a
compozitelor în funcţie de proporţia fazelor constituente:
• compozite cu faze „moi” dispersate într-o fază „dură”; deşi matricea nu
este autolubrifiantă, faza moale generează un strat autolubrifiant, cu variantele:
a. faza „moale” este imobilizată în faza dură, şi pe măsură ce compozitul se
uzează, aceasta este expusă frecării, regenerând un tribostrat cu bune
proprietăţi de frecare (exemple tipice sunt: PTFE în aliaje metalice, cum este

108
Deteriorări în tribosisteme
bronzul [9, 67, 226], grafitul, disulfura de molibden, fluide siliconice cu masă
moleculară mare în termoplastice rezistente la temperaturi înalte, chiar
plumbul liber în aliaje moi de lagăr);
b. faza moale poate migra prin cea dură spre suprafaţa de frecare, cu
îmbunătăţirea proprietăţilor tribologice [9, 29, 90].
Ambele variante pot forma o peliculă de material transferat pe contrapiesă
(în general prin aderenţă), compoziţia acestuia variind în jurul celei a compozitului
de bază [123, 127, 203, 219, 229, 260, 266]. Pelicula de transfer ar trebui să fie relativ
subţire, să „netezească” profilul piesei dure, să adere puternic la contrapiesă sau să
fie uşor regenerabilă; cele mai groase devin bariere în transferul termic în contact
şi sunt, de cele mai multe ori, instabile mecanic;
• compozite cu faze „dure” în matrici „moi”: matricea moale este, prin
natura ei (compoziţie, structură), un lubrifiant solid, dar nu are meritul unei
stabilităţi mecanice în contact; rolul fazei dure este să ofere stabilitate dimensională
şi o evoluţie cel puţin satisfăcătoare a proprietăţilor compozitului în ansamblu; din
punct de vedere tribologic faza dură va influenţa puternic rezistenţa la oboseală şi
mai puţin coeficientul de frecare; comportarea acestui tip de compozite depinde
foarte mult de natura materialului dur, numit şi ranforsant. Acesta poate fi sub
formă de granule, particule cu dimesiuni comparabile în toate direcţiile (micro- şi
nano-particule ceramice sau metalice) sau sub formă de fibre; la rândul lor fibrele
trebuie caracterizate din punct de vedere al lungimii (scurte sau lungi), al naturii
(fibre de sticlă, de carbon, fibre organice cum sunt cele de nylon sau cele aramidice
etc) şi al orientării (orientate sau cu orientare aleatoare).
b) PTFE + 20% FS + 5% MoS 2 :
(5N, 0,1 m/s, umiditate relativă
36%, alunecare pe 5 km) [140]
c) PTFE +15%FS + 5%MoS
a) Modele ale uzurii compozielor cu fibre orientate
2 .
Sarcină normală 20 N [137]
FS – fibră de sticlă
Fig. 2.118. Procese de uzură în compozite cu matrice polimerică şi fibre

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
109
În cazul ranforsanţilor orientaţi şi lungi se pare că integritatea structurală a
compozitului este mai bine menţinută, existând pericolul exfolierii micro- sau
macro-; natura şi intensitatea procesului de deteriorare depinde de poziţia relativă
a fibrelor faţă de direcţia de alunecare. Modelul mecanismului de uzură este
prezentat în Fig. 2.118.
Dacă fibrele sunt orientate perpendicular pe planul de alunecare, se poate
obţine o creştere a capacităţii portante a contactului în detrimentul creşterii
probabilităţii de propagare a ruperilor în adâncimea stratului superficial, a fisurilor
pe interfaţa de separare dintre faze (Fig. 2.119).
Etapa I
Etapa II
Fig. 2.119. Procesul de uzură în compozite cu matrice polimerică pentru fibre orientate
perpendicular pe planul de alunecare
De ce există atât de multe mărci de compozite cu matrice polimerică?
Răspunsul este dat de intervalele mari ale proprietăţilor fizice-mecanice-tribologice
ale fazelor care constituie compozitul, numărul de faze din compozit (două [47, 91],
trei [66, 266] sau chiar patru), combinaţii de concentraţii foarte diferite.
Diversificarea lor are la bază şi specificul aplicaţiei: tipul mişcării (de rostogolire,
alunecare sau combinate, continue, intermitente sau cu mişcare alternativă), în
mod deosebit regimul de ungere (uscat sau cu lubrifiant), intervalul temperaturii
de lucru, agresivitatea mecanică şi/sau chimică a mediului, regimul de lucru
(sarcină, viteză şi evoluţia lor în timp).
Polimerii îşi pot varia proprietăţile prin: modificări structurale, modificări
ale masei moleculare, orientarea lanţurilor moleculare prin procese mecanotermice,
modificarea gradului de cristalinitate pentru cei cristalini. Polimerii cei
mai utilizaţi ca matrice în aplicaţii tribologice sunt: politetrafluoretilena (PTFE),
polieteretercetonele (PEEK), poliamidele (PA), poliimidele (PI), polietersulfona

110
Deteriorări în tribosisteme
(PES), polifenilensulfura (PPS), poliamidimida (PAI), poliacetalul (POM), dar şi alţi
polimeri cu fluor, cum este polifluorura de viniliden (PVDF),
Din expunerea de mai sus rezultă necesitatea imperioasă a testării acestor
compozite în condiţii cât mai apropiate de cele ale aplicaţii, de analizare şi selectare
a celui care se potriveşte cel mai bine acesteia.
Fig. 2.120. O comparaţie sugestivă a comportării tribologice pentru câţiva polimeri ţi
compozite polimerice cu adaos de particule ceramice [9]
Diversitatea comportării tribologice a compozitelor cu matrice polimerică se
observă în Fig. 2.120 deşi aceasta se referă mai mult la compozite cu particule
ceramice.
Comportarea tribologică a compozitelor polimerice depinde şi de combinaţia
sarcină-viteză, fiecare dintre parametri putând avea valori mari sau mici.
rezultă, deci, patru tipuri de regimuri sarcină-viteză, dar rareori sunt delimitate
strict de cercetători, tot din cauza multitudinii de mărci. Astfel, un regim considerat
sarcină – viteză mică pentru un anumit compozit poate fi de tip sarcină mică
– viteză mică pentru un altul [9, 96].
Cu amabilitatea CEPROINV Focşani care prelucrează piese din materiale
plastice şi compozite polimerice, Figura 2.121 conţine grafic informaţii asupra proprietăţilor
tribologice pentru mărci comerciale de polimeri şi compozite:
CELAZOLE – polibenzimidazol, VESPEL – poliimidă, TORLON PAI – poliamidimidă,
KETRON PEEK – polieteretercetonă, TECHNOTRON – polifenilensulfură,
PPS – polifenilensulfură, PETP – polietileneterftalat; SP 21 – 15% grafit, HPV –
grafit şi fibră de carbon, GF30 – 30% fibră de sticlă, CA30 – 30% fibră de carbon.

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
111
a) Coeficientul de frecare µ, pentru polimeri şi compozite polimerice.
Condiţii de testare: testare ştift (polimer sau compozit) pe disc (oţel), presiune medie 3 MPa,
viteză 0,33m/s, rugozitatea discului de oţel Ra=0,7…0,9 µm, distaţa de alunecare 28 km.
b) rata de uzură (µm/km), pentru polimeri şi compozite polimerice.
Condiţii de testare: testare ştift (polimer sau compozit) pe disc (oţel), presiune medie 3 MPa,
viteză 0,33 m/s, rugozitatea discului de oţel Ra=0,7…0,9 µm, distaţa de alunecare 28 km.
Fig. 2.121. Uzura unor materiale plastice şi a câtorva compozite cu matrice polimerică [342]
Având în vedere domeniul de cercetare abordat de autoare [65-67, 264-267,
209-214], modelele proceselor tribologice de deteriorare a compozitelor polimerice
vor fi exemplificate pentru compozite cu matrice de PTFE. Pentru comparţie va
uneori prezentat şi polimerul (PTFE).
În Fig. 2.122 (regim uscat) şi Fig. 2.123 (lubrifiere cu apă) sunt date fotografii
reprezentative ale proceselor care au loc în stratul superficial al compozitelor cu fibre
de sticlă, cu grafit şi fibre de sticlă, cu grafit.
În regim uscat procesele tribologice caracteritice compozitelor testate sunt
descrise în continuare.

112
Deteriorări în tribosisteme
a) Suprafaţa iniţială b) După alunecare cu v = 0,5 m/s
PTFE + 15% fibră de sticlă
c) PTFE + 23% carbon + 2% grafit: v =1 m/s d) PTFE + fibră de sticlă + grafit
e) Suprafaţa iniţială (înainte de testare) f) După alunecare cu v =1 m/s.
g) Frecare uscată, v = 1m/s, h) Particulă mare de uzură (mai rare)
Fig. 2.122. Regim uscat de alunecare, p =0,76 MPa
Sabot pe rolă de oţel (Ra=0.8...1.2 µm)

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
113
• compozitele cu fibră de sticlă (Fig. 2.122a, b, d):
- orientarea fibrelor în matricea polimerică a stratului superficial în direcţia de
alunecare, proces favorizat şi de generarea câmpului termic prin frecare;
- tăierea şi uzura fibrelor de către asperităţile suprafeţei conjugate, mai ales la
viteze mari;
- aglomerarea fibrelor ca urmare a transferului preferenţial de PTFE pe
suprafaţa conjugată;
- curgerea unor micro-volume de PTFE, chiar cu fibre; cauzele ar fi câmpul
termic local neuniform şi scăderea gradului de cristalinitate al PTFE, înmuierea
materialului făcându-se preferenţial în zonele cu stare amorfă;
- înglobarea de particule de uzură mai dure, rezultate de pe rolă sau colectate
din aer.
• compozitelele cu pulberi (Fig. 2.122c, e, f, g, h):
- creşterea procentului de material de adaos prin transferarea sau detaşarea
PTFE sub formă de micro-rulouri.
- eliminarea preferenţiale a PTFE din stratul superficial se explică prin rigiditatea
mai mare a materialelor de adaos, şi prin înmuierea şi extrudarea polimerului din
cauza câmpul termic generat de frecare, fie din cuiburi (ca la compozitul cu bronz), fie
pe o zonă mai întinsă (ca la compozitul cu 23% carbon +2% grafit). Din cauza slabelor
legături între lanţurile moleculare, PTFE tinde să se întindă pe suprafaţa materialului
de adaos învecinat, în sensul mişcării de alunecare;
- centrul saboţilor este supus unui câmp termic mult mai mare decât marginile şi
datorită conductivităţii termice reduse a PTFE, acesta curge mai uşor în zona centrală,
presiunea de contact va creşte pe marginile sabotului, urmând ca şi acestea să piardă
materialul mai moale sub formă de particule roluite sau aplatizate (procesul depinde de
viteză, mai ales). Rezultă, deci, un proces alternativ, de modificare a zonelor cu presiune
mai mare de contact, de formare neuniformă a particulelor de uzură iar înmuierile
neuniforme duc la oscilaţii vizibile ale sabotului.
În compozitul cu trei constituenţi se regăsesc procesele descrise mai sus (Fig.
2.122d). Având în vedere temperaturile măsurate la marginea sabotului, în zona
solicitată (80...180ºC după 1500 m de alunecare [266]) şi uzura mare a materialelor,
regimul testat (v=0,5 m/s şi v=1 m/s, p=0,79 MPa) poate fi încadrate în categoria sever.
Comportarea aceloraşi compozitelor cu matrice polimerică în regim lubrifiat
[226] se caracterizează prin dezvoltarea următoarelor procese de deteriorare:
- procesele de detaşare de material sunt mai puţin intense din cauza frecării
reduse; din cauza peliculei sau a regimului mixt, câmpul termic este mai mic şi polimerul
îşi păstrează proprietăţile mecanice, în plus reţeaua de fibre împiedică „tragerea” sau
aşchierea benzilor de polimer;
- acumularea fibrelor de sticlă în stratul superficial; la acelaşi regim se observă pe
suprafaţa sabotului o concentraţie similară de fibre (Fig. 2.124b, d, e) deşi iniţial aceasta a
avut valori diferite (15, 25% şi, respectiv, 40%);
- transferul de PTFE pe rola de oţel se face cu o intensitate mult mai mică datorită
presiunii apei din peliculă, care favorizează evacuarea foiţelor, şi nu depunerea lor pe
rolă;
- periodic (dar cu perioadă neegală) au loc smulgeri de micro-conglomerate de
fibre şi PTFE care, pentru scurt timp, modifică şi coeficientul de frecare;

114
Deteriorări în tribosisteme
PTFE + 15% fibră de sticlă
a) p = 3,0 MPa ,v = 1 m/s b) v =3 m/s şi p = 4,6 MPa
PTFE + 25% fibră de sticlă
c) Strat superficial p = 3,07 MPa, v=2,5m/s d) v =3 m/s şi p = 4,6 MPa
Fig. 2.123. Compozitele cu fibră de sticlă
testate la alunecare în apă în circuit deschis;
teste efectuate pe
rolă de oţel pe sabot (Φ60x 25 mm) [266]
e) PTFE + 40% fibră de sticlă,
v =3 m/s şi p = 4,6 MPa
- absorbţie de apă: tribostratul având în general o nuanţă mai închisă pe
adâncimea lui susţine ipoteza absorbţiei de apă (cu impurităţi), fragmentarea lui;
adâncimea pe care au loc aceste procese depinde de sarcină şi viteză dar şi de
concentraţia iniţială a fibrelor
- captarea particulelor mari în masa matricii polimerice iar a impurităţilor foarte
fine în spatele fibrelor.
- pentru sarcini mici acest tribostrat este discontinuu, format, maxim pe o adâncime
de ~100 µm; la sarcina cea mai mare, s-a obţinut o adâncime centrală de ~250 µm.
Chiar dacă are loc un proces de uzură, tribostratul se regenerează; dacă pierde PTFE,
fibrele de sticlă se acumulează în stratul superficial, de unde sunt smulse, fie prin agăţare,
fie chiar sub presiunea apei, şi procesul continuă (Fig. 2.123).

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
115
Aceste procese sunt dinamice, pseudo-periodice, rezultatul fiind un tribostrat cu
caracteristici mecanice mai bune decât compozitul de bază; dinamica acestor procese se
reflectă în evoluţia uzurii (uzură măsurată după fiecare 1,5km, Fig. 2.124). Valorile
negative arată captarea, înglobarea de particule solide sau de apă, în stratul superficial.
Acesta e mai puţin intens la presiuni medii mai mari şi la concentraţii mai mari de fibră.
Aglomerarea fibrelor în tribostrat este dinamică, oscilantă. La început se transferă un
volum mic din PTFE pe suprafaţa conjugată: fibrele rămân în concentraţie mai mare şi
reţeaua rămasă (neuniformă dar mai densă), încetineşte mult transferul sau detaşarea
particulelor de polimer. După concentraţia de fibră de sticlă din tribostrat este greu de
apreciat concentraţia iniţială de fibre.
(g)
încărcare specifică p = 0,76 MPa
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
0 5000 10000
drum de
alunecare (m)
100% PTFE
fibră de sticlă
15%
25%
40%
(g)
0.75
0.5
0.25
0
-0.25
p = 3.079 MPa
0 5000 10000
(m)
Fig. 2.124. Rata uzurii pentru compozitele PTFE + fibră de sticlă
Devenind mai numeroase în acest strat superficial, unele fibre sunt agăţate,
uzate, rupte de suprafaţa conjugată, ele însele participând la micro-aşchierea stratului
transferat iniţial. Particulele rezultate (fragmente de fibre) sunt, fie înglobate
înapoi în compozit, fie în stratul transferat sau sunt captate între asperităţile
profilului mai dur pe care există sau nu PTFE transferat. Ele consolidează mecanic
foiţele PTFE şi rezultatul este o
uzură mult redusă, cu unul sau
două ordine de mărime comparativ
cu PTFE pur.
Pe baza analizei proceselor
din straturile superficiale, a
măsurării uzurii, se pot optimiza
concentraţiile fazelor
dintr-un compozit. Figura 2.125
prezintă modelarea matematică
3D a valorilor uzurii în funcţie
de concentraţia fibrelor şi de
presiunea medie, pentru sabotrolă
de oţel; se observă influenţa
mai puternică a concentraţiei
de fibre; uzura este minimă
pentru 15...25% fibre.
Fig. 2.125. Influenţa concentraţiei de fibre de
sticlă şi apresiunii medii asupra uzurii pentru
compozite cu matrice de PTFE, în regim de ungere cu
apă, v=2,5m/s [266]

116
Deteriorări în tribosisteme
Compozitele cu pulberi se caracterizează prin dezvoltarea următoarelor
procese în stratul superficial:
- tribostratul (Fig. 2.126d) are structură orientată, mai fină (datorată proceselor
repetate de fragmentare, detaşare de material şi reînglobare în stratul superficial),
pe grosime de 100..120 µm, concentraţia de PTFE este vizibil mai mică decât a
materialului de bază; tribostratul are ~50...100 µm, dar este neuniform, compactat
şi cu proprietăţi mecanice mai bune, fără a elimina PTFE, proces benefic pentru
reducerea frecării.
a) După alunecare în apă, p = 3MPa şi
v = 2,5 m/s, PTFE + 60% bronz
b)PTFE + 60% bronz după frecare în apă,
cu v = 3 m/s şi p = 4,6 MPa
c) PTFE + 23% carbon + 25 grafit: strat
superficial obţinut după alunecare în apă la v
= 2,5 m/s şi p = 1,5 MPa
d) PTFE + 23% carbon + 25 grafit; vedere
de sus a sabotului din c);
e) v = 3 m/s şi p = 4,6 MPa
Fig. 2.126. Tribostratul compozitelor cu matrice de PTFE [226]
Datorită efectului de răcire a lubrifiantului, proprietăţile mecanice ale materialelor
se păstrează, pierderea PTFE şi ecruisarea datorată sarcinii normale şi
alunecării, cresc rigiditatea tribostratului, acest proces având loc simultan cu
acomodarea celor două suprafeţe (a rolei şi sabotului), rezultatul este o bună
comportare la frecare.
Studiul particulelor de uzură ajută la înţelegerea mecanismelor combinate
de uzură, specifice compozitelor polimerice: din imaginile prezentate în Fig. 2.127

Cap. 2. Forme de deteriorare în tribosisteme
117
se pot observa particule mari, tip conglomerat, fragmentate şi reunite din cauza
polimerului înmuit de câmpul termic intens în regim uscat; în b) particulele sunt
roluite, ceea ce demonstrează că în contact ele au fost „corpuri” moi de rostogolire,
justificând valorile relativ mici ale coeficienţilor de frecare.
a) PTFE + 20% fibră de sticlă + 5% grafit b) PTFE + 32% carbon + 3% grafit
Fig. 2.127. Particule de uzură, după alunecare în regim uscat
Pentru compozitul cu bronz, studiul
particulelor de uzură arată de ce suprafaţa
acestuia are rugozitate mare după alunecare,
fie uscat, fie în apă, comparativ cu celelalte
compozite; este probabil ca formarea
particulei din Fig. 2.128 să fi început cu
tragerea colţului din stânga-sus, concomitent
cu o laminare (aplatizare) care să fi
ecruisat materialul mai mult metalic, al particulei.
Antrenarea particulei între cele două
suprafeţe a crescut tensiunea din zona de
legătură cu substratul: a rezultat ruperea
fragilă vizibilă în dreapta-jos a fotografiei. O
astfel de rupere lasă suprafaţa cu asperităţi
relativ mari şi destul de dure. Se observă şi
în această particulă că PTFE este în cantitate
foarte mică.
În cazul PTFE, în regim uscat, se obţin
particule mari laminate şi roluite, având
lungimi maxime de câţiva milimetri dar şi
particule fine, de câţiva microni (Fig. 2.129).
La lubrifiere cu apă, ele sunt mai mici şi mai
rare din cauza că materialul va curge mai
greu (temperatura în contact urcă doar cu
câteva grade faţă de cea a apei [266]).
Fig. 2.128. Particulă de uzură din
PTFE + 60% bronz, ungere cu apă
(p=0,76 MPa şi v=0,5 m/s)
Fig. 2.129. Particulă de uzură din PTFE,
regim uscat (p=0,76 MPa şi v=0,5 m/s)

118
Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
3.1. Introducere
Până în 1907 când suedezul Wingquist a realizat fabricarea în serie a lagărelor
de rostogolire nu exista problema alegerii tipului de lagăr, singurul disponibil
fiind cel de alunecare. După această dată s-a născut o concurenţă susţinută între
cele două tipuri principale: cele cu rostogolire au câştigat iar cele cu alunecare au
pierdut din diversitatea aplicaţiilor, conturându-şi nişte domenii clare pentru care
rulmenţii nu sunt deloc o soluţie; lagărele navale, lagărele motoarelor cu piston,
cele de laminoare, de turbine, lagărele pentru echipament electrocasnic, mecanică
fină etc. În prezent, doar 10...15% din lagăre sunt de alunecare.
Printre avantajele şi dezavantajele lagărelor cu alunecare se pot enumera:
- suportă presiuni hertziene mari;
- se comportă bine la sarcini pulsatorii, oscilante sau cu vibraţii;
- necesită precizii ridicate de prelucrare şi montaj;
- durabilitatea este, în general, mai mică decât a rulmenţilor şi depinde de aplicaţie;
se poate estima pe baza testelor, deoarece uzura este continuă dar cu viteză
mică;
- suportă un anumit grad de impurificare a mediului sau a lubrifiantului, fără a
afecta grav funcţionarea;
- gabaritul radial este redus dar cel axial mare, comparativ cu rulmenţii;
- „căderea” este anunţată de creşterea jocului şi vibraţiilor, a temperaturii, a
coeficientului de frecare;
- tehnologiile de obţinere sunt relativ mai ieftine faţă de cele pentru rulmenţi;
- sunt sensibile la modificarea regimului de lucru (în special la schimbarea direcţiei,
a sarcinii, a temperaturii) şi nu sunt recomandate pentru opriri şi porniri dese;
- lubrifiantul constituie o componentă principală a cheltuielilor (trebuie să fie
calitativ bun, dar şi într-o cantitate relativ mare).
În funcţie de regimul de lucru se deosebesc:
- lagăre în regim de frecare uscată,
- lagăre funcţionând cu peliculă de fluid în:
- regim hidrostatic (pelicula se formează datorită presiunii statice
ridicate, furnizată de pompe),
- regim hidrodinamic (pelicula se formează din cauza antrenării
forţate a fluidului într-un interstiţiu de secţiune variabilă, format între
corpuri considerate rigide) [89],
- regim elastohidrodinamic (pelicula este generată tot într-un interstiţiu
variabil dar corpurile sunt considerate elastice, deformaţiile lor
influenţând distribuţia de presiune în peliculă) [6, 74],

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
119
- regim magneto-hidrodinamic (lagărul funcţionează în regim hidrodinamic
dar o parte din portanţa lui este asigurată de câmpul magnetic
aplicat),
- lagăre în regim mixt: când asperităţile străpung pelicula de lubrifiant şi în
unele zone apare contactul direct;
- lagăre cu regim variabil, incluzând şi regimul tranzitoriu caracteristic
pornirii şi opririi.
Din punct de vedere al direcţiei sarcinii preluate, lagărele pot fi: radiale,
axiale, radial-axiale (foarte rare).
3.2. Privire generală asupra deteriorărilor în lagăre de
alunecare
Identificarea cauzelor distrugerii lagărelor de alunecare este foarte importantă
pentru remedierea lor, înlocuirea sau reproiectarea altor lagăre.
Prima etapă este examinarea vizuală a lagărelor deja defectate. De obicei
căderea unui lagăr a fost rezultatul combinat al mai multor mecanisme de deteriorare
a materialului cuzinetului sau/şi fusului, dar şi a lubrifiantului. De multe ori,
după iniţierea deteriorării, mecanismul care a stat la baza acesteia poate fi „ecranat”
de următoarele procese de distrugere şi este important să se identifice primul.
Un lagăr poate funcţiona în regim uscat, mixt sau cu ungere cu peliculă. În
practică există o combinaţie de regimuri, fiecare din ele având o durată şi o
caracteristică dependentă de mulţi factori.
Formele de deteriorare vor depinde de setul de regimuri de lucru, de
materialele implicate şi condiţiile de mediu. În 1995 Smith [240] recunoaştea
următoarele ponderi ale cauzelor defectării lagărelor de alunecare (Fig. 3.1).
Fig. 3.1. Cauzele defectării lagărelor de alunecare [240]

120
Deterirorări în tribosisteme
Pe baze experimentale, pentru anumite materiale şi aplicaţii se stabilesc
limite ale funcţionării lagărului, aşa cum sunt cele din Fig. 3.2, cele mai multe
funcţie de viteză şi sarcină.
Fig. 3.2. Limitarea regimului de lucru pentru diferite tipuri de lagăre [89]
O clasificare a distrugerilor în lagăre de alunecare poate avea în vedere mai
multe criterii, printre care;
- procesul dominant de deteriorare (mecanisme şi tipuri de uzură),
- cauza primară care a promovat distrugerea (design, proces tehnologic,
montaj, exploatare, mentenanţă etc.).
O analiză a unei defectări pentru un lagăr de alunecare trebuie să cuprindă:
- informaţii referitoare la soluţia de proiectare,
- informaţii despre funcţionarea lagărului (durata de viaţă până la cădere,
condiţii de lucru, mai ales depăşiri ale acestora (sarcină, viteză, temperatură,
şocuri); multe dintre lagărele mari, care deservesc industria energetică, metalurgică
sunt monitorizate din punct de vedere al evoluţiei vibraţiilor, sarcinii pe arbore,
temperaturii, investiţia în aparatura necesară nemaifiind prohiobitivă comparativ
cu avantejele oferite în identificarea cauzelor de defectare şi optimizarea soluţiei
constructive şi a mentenanţei;
- analiza lagărului după defectare (examinare vizuală (macro, micro- dar şi
nano-), analize nedistructive, analize conexe legate de lubrifiant şi piesa pereche),
- informaţii despre alte subansamble care ar fi putut influenţa scenariul
defectării (sistemul de ungere, şocuri şi/sau suprasarcini generate în procesul de
exploatare etc.),
- schiţa unui scenariu şi schema logică,
- măsuri care să împiedice reluarea „scenariului”.
Aşa cum s-a evidenţiat şi în capitolul anterior, o grupare a deteriorărilor în
lagăre de alunecare se poate face după mai multe criterii:
- după mecanismul predominant care a dus la deteriorare.
- după cauza principală care a provocat căderea.

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
121
Un specialist, indiferent de tipul lagărului, va încerca să catalogheze deteriorarea
din ambele perspective pentru a putea avea un rezultat care să promoveze o
soluţie fiabilă [21, 54].
ISO [326] propune o clasificare a modurilor de deteriorare în lagăre astfel:
oboseală iniţiată în substrat
oboseală iniţiată la suprafaţă
Moduri de deteriorare a lagărelor (conform ISO)
oboseală
uzură
uzură abrazivă
uzură adezivă
provocată de mediu, lubrifiant etc.
tribocoroziune şi fretting
tensiune excesivă
scurgeri de curent prin lagăr
suprasarcină
identare
- la manipulare, montare
- contaminare cu particule străine
coroziune
eroziune electrică
deformare plastică
rupere
rupere forţată
rupere fragilă de oboseală
rupere termică
Fig. 3.3. Clasificarea mecanismelor de deteriorare în lagăre
3.3. Materiale pentru lagăre de alunecare
Complexitatea factorilor şi solicitărilor ce acţionează asupra lagărelor cu alunecare
impune o gamă variată de forme [52, 89, 144] şi de proprietăţi pentru

122
Deterirorări în tribosisteme
materialul cuzinetului, cel al fusului fiind, de cele mai multe ori, oţel tratat [43, 61,
75, 138, 144].
Rezistenţa la presiune de contact şi duritatea relevă cel mai important
compromis pentru materialele antifricţiune; duritatea ar trebui să fie cât mai
ridicată pentru a micşora uzura şi a prelua presiuni mari dar ar trebui să fie
scăzută pentru ca materialul să poată îngloba particule şi să aibă o conformabilitate
bună. În cataloagele de produse se dau presiuni medii admisibile pentru diferite
grupe de aplicaţii şi materiale, dar valoarea acestora nu „dezvăluie” presiunea maximă
în contact, cea care este responsabilă pentru procesul „normal” de oboseală.
Rezistenţa la oboseală. Se recomandă elaborarea îngrijită a cuzineţilor astfel
încât să nu prezinte pori, incluziuni cu structură mult diferită. Marea majoritate a
cuzineţilor au în zona de contact o solicitare pulsatorie, dar cuzineţii motoarelor cu
ardere internă sunt defavorizaţi, suportând sarcini alternante. Firmele producătoare
dau valori ale rezistenţei la oboseală în anumite condiţii de exploatare a unui
material pentru cuzinet.
Conformabilitatea este proprietatea materialului de a se adapta eventualelor
erori geometrice ale pieselor conjugate sau deformaţiilor în timpul funcţionării.
Modulul de elasticitate reflectă această proprietate. O conformabilitate slabă
(material prea dur pentru cuzinet) duce la apariţia unor suprasarcini locale, urmate
de distrugerea peliculei, microsuduri, gripare.
Capacitatea de înglobare a particulelor este invers proporţională cu duritatea.
Mecanismul de înglobare este specific fiecărei grupe de materiale pentru
cuzineţi, materialele plastice fiind cele preferate dacă predomină impurirăţile
solide în fluid sau/şi mediu.
Coeficientul de dilatare termică. Dacă materialul suportului cuzinetului şi cel
al cuzinetului propriu-zis au coeficienţii de dilatare mult diferiţi, jocul în lagăr se
modifică substanţial, cuzinetul se „desprinde“ de suport. Pentru cuzineţi cu coeficienţi
mari de dilatare (materiale plastice, compozite polimerice) se recomandă
pereţi subţiri, mai multe tronsoane pe direcţie axială, separate de elemente metalice.
Conductivitatea termică. Evacuarea căldurii rezultate din frecare este foarte
important să se facă şi prin cuzinet. Materialele metalice nu ridică probleme deosebite
dar cele plastice sau compozitele acestora au o conductivitate termică redusă.
Rezistenţa la coroziune. Lubrifiantul manifestă întotdeauna un grad
oarecare de agresivitate chimică, agravat de procesele specifice sistemului (arderi,
şocuri termice, contaminare). Chiar şi mediul poate întreţine sau accelera
coroziunea prin prezenţa agenţilor chimici, a aburului, umidităţii etc.
Compatibilitatea. Dacă încărcările locale depăşesc anumite valori, dacă
apare regimul mixt sau chiar uscat, şi perechea de materiale nu a fost bine selectată,
apar microsuduri, gripări locale sau mai extinse, ceea ce duce la deteriorarea
rapidă a lagărului. Compatibilitatea este caracteristica unei perechi de materiale de
a avea o tendinţă cât mai redusă de adeziune şi sudare; se poate aprecia între aliaje
metalice, dar şi între materiale mult diferite (oţel pe material plastic, pe ceramică
etc.). De exemplu, cupluri metalice cu grad mare de compatibilitate sunt Pb-Cu, Fe-
Pb, Fe-Ag, iar necompatibile sunt Al-Fe, Fe-Cr, Ni-Cr deoarece acestea sunt
solubile în stare solidă.

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
123
Coeficientul de frecare. Chiar dacă regimul staţionar este hidrodinamic sau
elastohidrodinamic, la porniri şi opriri, contactul este uscat sau mixt, şi este bine ca
acest parametru să aibă valori cât mai mici pentru aceste regimuri tranzitorii [144, 211].
Preţul unui material antifricţiune nu este întotdeauna relevant; un cuzinet
scump poate determina scăderea preţului instalaţiei, a ungerii, a întreţinerii. De
multe ori preţul unui cuzinet este mare din cauza tehnologiei de depunere a
materialului antifricţiune.
Pentru unele materiale se determină experimental, în anumite condiţii de
sarcină, temperatură, regim de ungere etc., valori limită ale produsului presiune
medie-viteză, notat cu p⋅
v . Aceste valori nu se pot extrapola pentru un
( ) admisibil
interval mai larg, şi deci, cercetarea experimentală în domeniul materialelor pentru
lagăre are un rol foarte important [83, 89, 144].
Proprietăţile antifricţiune ale fontelor depind de cantitatea şi forma incluziunilor
de grafit, ce absorb lubrifiant şi îl menţin pe suprafeţele în frecare, dar
cuzineţii din fontă cer o precizie ridicată de execuţie şi montaj pentru că nu au
conformabilitate. Fontele trebuie să nu aibă ferită şi cementită liberă. Mărci
destinate lagărelor sunt: fonte cenuşii şi maleabile, fonte rezistente la uzură (aliate
cu Ni, B, înalt aliate cu Cr, dar care sunt scumpe) [22, 92].
Se folosesc compozite sinterizate pe bază de fier, grafit, cupru, staniu;
porozitatea le ajută la acumularea lubrifiantului, şi creşterea duratei de exploatare
chiar în condiţii de ungere insuficientă sau în regim fără ungere.
Aliajele neferoase pentru lagăre se grupează funcţie de principalul element:
- aliajele pe bază cupru au rezistenţă bună la oboseală, suportă solicitări mari
şi au o bună rezistenţă la uzură, rezistă în medii agresive şi chiar la cavitaţie dar
sunt scumpe şi tehnologia este pretenţioasă. Pot fi bronzuri (Cu-Sn), alame (Cu-
Zn), bronzuri cu Al, cu Pb, cu Be sau cu Mn [141]; cele înalt aliate sunt turnabile,
cele cu mult cupru sunt deformabile şi se depun şi prin tehnologii de placare,
presare etc.;
- aliajele nichelului au proprietăţi tribologice bune, sunt rezistente la
coroziune şi refractare; unele prin îmbătrânire îşi măresc duritatea;
- aliajele pe bază de plumb şi staniu sunt printre cele mai bune materiale
metalice pentru cuzineţi: au temperatura de topire scăzută şi în regim termic prea
ridicat acţionează ca un lubrifiant semi-solid, au proprietăţi bune de turnare, stabilitate
mare în lubrifianţi, se pot prelucra uşor prin aşchiere; dezavantajul îl constituie
proprietăţile mecanice reduse, ceea ce obligă folosirea unui suport din fontă
sau oţel pentru turnarea compoziţiilor [167, 254];
- aliajele de aluminiu, deşi au proprietăţi tribologice bune, au dezavantajul
unui coeficient de dilatare de două ori mai mare ca al oţelului şi au aderenţă slabă
la suport.
Materialele plastice sunt des utilizate pentru cuzineţi [129, 342, 349]. Deşi
caracteristicile mecanice şi termice sunt inferioare aliajelor metalice, tind să le
înlocuiască pentru că sunt mai puţin sensibile la schimbarea regimului de
funcţionare, au proprietăţi autolubrifiante chiar în medii corosive sau abrazive, au
densitate mică, absorb vibraţiile şi sunt silenţioase, se deformează uşor (au o
conformabilitate bună) şi sunt relativ ieftine. Se recomandă cele termoplastice
pentru a nu bloca lagărul în cazul unui regim termic prea sever. Se folosesc pentru

124
Deterirorări în tribosisteme
cuzineţi poliamidele, polimerii acrilici, bune rezultate fiind obţinute cu fluoropolimeri
şi compozite ale lor, acestea având o stabilitate termică mai bună faţă de alte
termoplastice (–250 ...+260°C), rezistenţă foarte bună la agenţi chimici, cu excepţia
celor cu halogeni, nu sunt aderenţi chiar în regim uscat, practic nu absorb apa sau
alte fluide, dar sunt scumpi, au coeficient de dilatare mare. Un exemplu este
politetrafluoretilena (PTFE), folosit sub formă de bucşe aplicate pe un suport mai
rigid. Coeficientul mic de frecare se obţine datorită structurii lui moleculare; sub
sarcină, el aderă pe suprafeţele metalice, frecarea realizându-se între straturi de
PTFE, rezultând un coeficient foarte mic de frecare chiar în regim uscat (cu
lubrifiere se obţine µ~0,03…0,1) [55, 175]. Pentru a mări rezistenţa mecanică şi la
uzură a materialelor plastice se adaugă fibre organice sau de sticlă, grafit sau
lubrifianţi solizi, rezultând compozite cu calităţi superioare [61, 76, 266].
Ceramicele şi compozitele pe bază de ceramice se folosesc pentru aplicaţii
speciale: lagăre uscate, rezistente la uzură, cu sarcini mici şi moderate, fără şocuri
mecanice şi termice, viteze într-un interval larg, lagăre utilizate în vid sau în medii
foarte agresive. În compoziţie se pot găsi: oxizi de aluminiu, de siliciu, silicaţi,
nitruri de siliciu, oxizi metalici ai titaniului, nichelului, zirconiului. Multe
compozite de acest fel se obţin prin sinterizare sau depunere cu plasmă sau laser.
Se folosesc la lagăre dar şi ca suprafeţe active la etanşări mobile [4].
Cristalele naturale sau sintetice, unele pietre semi-preţioase (rubin, safir,
agat) se folosesc des în mecanica fină pentru cuzineţi.
3.4. Procese de deteriorare a lagărelor de alunecare
3.4.1. Oboseala superficială
Procesul de oboseală superficială a unui cuzinet depinde de materialul
utilizat.
Procesele complexe care au loc în aliajele antifricţiune ale cuzineţilor sunt
exemplificate în Fig. 3.4: particulele de uzură generate sunt apoi îngropate în aliajul
alb şi nu rămân doar depozitate, ci sunt amestecate odată cu curgerea plastică,
fragmentarea, laminarea repetată a stratului superficial [228].
În aliajele albe (pe bază
de Sn-Sb-Pb, numite şi babbituri)
deteriorarea prin oboseală
se finalizează prin fisuri
intergranulare, foarte subţiri,
care apar şi se dezvoltă spre
suprafaţă, preponderent în
sensul de alunecare (Fig. 3.6).
Deoarece fisurile nu avansează
în suportul rigid al cuzinetului,
traseele lor se pot intersecta
fie la suprafaţă (Fig.
3.6), fie aproape de suprafaţa
Fig. 3.4. Aliaj Al–20%Sn–1%Cu pentru lagăr,
după testare la alunecare [228]

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
125
de separare cu materialul suport (Fig. 3.5a), rezultând bucăţi relativ mari de aliaj
antifricţiune exfoliate în aceeaşi direcţie. Fisurile se pot extinde iar materialul se
poate exfolia până la descoperirea suportului mai rigid pe care a fost fixat (prin
turnare de cele mai multe ori) cuzinetul (Fig. 3.5b).
Deşi cauza principală a deteriorării prin oboseală superficială este solicitarea
pulsatorie, concentrată, la acest proces pot contribui, în combinaţii diverse, şi alţi
factori. De exemplu, pe cuzinet pot apare în afara solicitării ciclice de compresiune,
tensiuni chiar alternante din cauza încovoierii fusului sau deformării suportului de
lagăr şi, implicit, a cuzinetului, astfel procesul de deteriorare prin oboseală se
accelerează. De observat că oboseala apare indiferent de tipul legăturii cuzinetului
cu piesa suport: prin turnare, lipire sau montare cu ajustaj cu strângere etc.
Temperatura de lucru în lagăr este foarte importantă pentru că o creştere a
acesteia determină scăderea rezistenţei la oboseală a materialului cuzinetului.
a) Fisuri de oboseală într-un aliaj alb [319] b) Aspect macro al unui segment oscilant
dintr-un lagăr radial (Sn-Pb) [318]
Fig. 3.5. Oboseală superficială în aliaje antifricţiune albe
Fig. 3.6. Reţea superficială de fisuri de oboseală pe un lagăr axial [318]

126
Deterirorări în tribosisteme
În general lagărele cu cuzineţi din aliaje albe se pot recondiţiona. Încă din
proiectare se prevede o anumită durată de viaţă a acestora; exploatarea în
continuare a lagărelor peste această valoare este foarte riscantă. Un exemplu tipic
este lagărul de la laminoarele de tablă.
Aliajele ceva mai dure, pe bază de cupru prezintă o creştere a durităţii
superficiale prin ecruisare (Fig. 3.7).
a) Aliaj 10,13%Sn+0,18%P+9,89%Pb+0,03%Zn+0,56%Ni+0,04%Sb, restul Cu)
b) Aliaj 0,01%Pb+0,08%Zn+4,77%Fe+4,49%Ni+9,25%Al+1,06%Mn, restul Cu
c) Aliaj (9,7%Sn+0,15%P, restul Cu)
d) Variaţia durităţii superficiale, înainte şi e) Uzura (în mm 3 ) după alunecare
după alunecare
Fig. 3.7. Frecare uscată pe fus de oţel: v=0,09 m/s [141]

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
127
Din rezultatele lui Kimura în regim uscat (Fig. 3.7) [141] se poate
concluziona că este importantă modificarea durităţii pe durata alunecării, proces
care îi conferă stratului superficial timpul necesar unei mai bune acomodări şi mai
puţin duritatea iniţială a aliajului. În principiu procesele care au loc la alunecare
uscată sunt similare: o alungire a grăunţilor cristalini în sensul alunecării, mai
accentuat spre suprafaţă: la primul aliaj tendinţa de exfoliere este mai mare
(oboseala apare şi se dezvoltă mai repede).
Prezenţa impurităţilor în lubrifiant este o cauză a accelerării oboselii şi prin
iniţierea fisurilor la suprafaţa lagărului, care vor facilita slăbirea stratului
superficial şi iniţierea şi propagarea fisurilor din substrat.
Lagărele de alunecare lubrifiate trebuie să aibă sistem de filtrare a lichidului,
de înlocuire a eventualelor priederi prin etanşări, evaporare etc. pentru ca o
cantitate suficientă de lubrifiant poate fi cauza întreruprii generării unei pelicule
portante, a evacuării mai lente a căldurii generate în lagăre.
Alte cauze ale oboseli premature într-un cuzinet pot fi:
- nealinieri rezultate din montaj sau din exploatare,
- o excentricitate în afara intervalului estimat la proiectare,
- neechilibrarea dinamică a arborelui, care produce suprasarcină cu aceeaşi
perioadă ca şi sarcina utilă,
- deformările flexionale prea mari ale arborilor,
- existenţa unui ciclu termic,
- vibraţiile.
Oboseala prematură a palierelor din Fig. 3.8 este provocată de suprasarcină
sau supraalimentare cu combustibil; este posibil ca materialul palierului să nu fi
fost bine selectat – o rezistenţă la oboseală redusă; se observă că distrugerea
stratului superficial este localizată.
Fig. 3.8. Oboseală prematură pe paliere de arbore cotit [315]
3.4.2. Uzura abrazivă în lagăre de alunecare
Uzura abrazivă predomină în lagărele de alunecare care funcţionează în
regim uscat sau mixt, şi atunci, încă din proiectare sau pe baza unor teste de
laborator se cunoaşte viteza de uzură şi se poate estima durata de viaţă; în acest
caz este vorba de o deteriorare acceptată şi previzibilă, numită deseori „normală”.

128
Deterirorări în tribosisteme
Dar abraziunea se produce
şi în lagăre cu ungere
HD sau EHD când, din diverse
cauze, apare contactul direct
între suprafeţe; se dezvoltă
o uzură abrazivă şi când
lubrifiantul este impurificat
cu particule solide (Fig. 3.9).
Materialul cuzinetului
este mai moale, nu numai
pentru a avea un contact conform
cu fusul şi pentru a minimaliza
o nealiniere mică de
început, dar şi pentru a putea
îngloba particule dure, protejând
astfel fusul. Există totuşi (scoring) cauzată de impurităţi mecanice antrenate de
Fig. 3.9. Uzură abrazivă şi cu urme de micro- aderenţă
o limită a acestui proces de
lubrifiant [319]
protejare. Fie contaminanţii
sunt foarte numeroşi, fie stratul superficial a fost „saturat” cu particule dure şi
unele rămân proeminente şi zgâriind fusul.
Rezultatul uzurii abrazive este o pierdere de material a cuzinetului în zona
de contact cu fusul, urmarea fiind o mărire a jocului şi, la un moment dat, lagărul
trebuie înlocuit. Modificarea jocului este mai periculoasă la lagărele necilindrice
(lobate, tip lămâie etc.) pentru că măreşte rapid instabilitatea în funcţionare. Lagărele
hidrodinamice pot funcţiona până la o anumită valoarea limită a uzurii, care
permite formarea peliculei portante. Peste această valoarea a uzurii, lagărul începe
să funcţioneze într-un regim mixt apoi chiar uscat, distrugând rapid cuzinetul.
Particulele dese dar mici pot fi antrenate de lubrifiant şi au o acţiune abrazivă în
direcţia curgerii lui.
Fig. 3.10. Regim uscat pentru PTFE + 15% fibră de
sticlă, pe oţel), caracterizat prin înmuierea şi
curgerea polimerului pe direcţia de alunecare.
v=0,5 m/s, p=0,79 MPa (Φ60x 25 mm).
Alunecare de la stânga spre dreapta [266]
Procesul de uzură are aspecte
particulare, funcţie de grupa
de materiale pentru cuzinet:
metalice, polimerice, ceramice,
compozite (Fig. 3.11...Fig. 3.13).
Sunt preferate materialele care
pot îngropa în stratul superficial
particulele dure, pentru că astfel
se minimalizează uzura abrazivă.
De exemplu, Fig. 3.10 prezintă
particule metalice şi impurităţi
din lubrifiant, captate şi
îngropate într-un cuzinet executat
dintr-un compozit cu matrice
de PTFE şi fibră de sticlă.

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
129
Fig. 3.11. Uzură abrazivă pe
un sector de lagăr axial [315]
Fig. 3.12. Uzură abrazivă severă,
însoţită de scoring pe un cuzinet din
bronz cu plumb, cauzată de contaminarea
uleiului prin montarea lagărului
fără curăţarea carcasei. [319]
Fig. 3.13. Uzură abrazivă şi înglobare
a particulelor dure în stratul
superficial al lagărului din aliaj
Sn-Pb Particulele de impurităţi
sunt suficient de mici pentru a fi
antrenate în interstiţiu convergent
al lagărului dar sunt destul de mari
pentru a nu putea trece prin zona
de înălţime minimă a peliculei şi
se aglomerează în zona de presiune
ridicată, participând la accelerarea
oboselii superficiale pentru că
iniţiază concentratori de tensiune
şi fisuri. [315]
În lagărele care funcţionează în mediu sau cu lubrifiant cu vâscozitate
redusă (apă, apă sărată, soluţii, emulsii), pelicula de lubrifiant, chiar dacă există
condiţii de formare, poate fi parţială şi cu întreruperi la orice schimbare de regim
(pornire, oprire, variaţii de sarcină şi/sau viteză etc.), uzura abrazivă fiind
dominantă în distrugerea cuzinetului (Fig. 3.14...Fig. 3.16).

130
Deterirorări în tribosisteme
Fig. 3.14. Uzură adezivă şi abrazivă; arbore
din oţel inoxidabil, cuzinet din aliaj de Cu +
lubrifiant solid; v=0,5 m/s, p=20 MPa; apă
sărată [43]
Fig. 3.15. Uzură abrazivă pe arbore de oţel
inoxidabil, şi pe cuzinet (spart) din oţel
inoxidabil + grafit; v=0,2 m/s, p=8 MPa;
apă de mare [43]
Fig. 3.16. Arbore şi cuzinet acoperiţi cu
stelit; v=6,5 m/s, p

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
131
suprafeţe atacului agenţilor agresivi din lubrifiant şi/sau mediu. De exemplu,
radicalii liberi din uleiuri sau unii aditivi se pot fixa chimic de materialul
cuzinetului, rezultând de cele mai multe ori produşi mai friabili şi mai uşor de
îndepărtat la alunecare directă. Astfel Fig. 3.17 prezintă un cuzinet din polietilenă
de înaltă densitate, distrus probabil în timpul unui regim mixt, datorită
instabilităţii lagărului; se observă că deşi iniţial procesul a fost abraziv pe zonele de
contact direct, căldura degajată prin frecare a dus la curgeri plastice ale
materialului, pe direcţie similară evacuării laterale a apei utilizate ca lubrifiant.
Deşi dur, fusul suferă şi el un proces de abraziune, mai ales în cazul
contactului cu cuzineţi relativ duri, executaţi din ceramice, aliaje metalice mai dure
sau compozite ale lor (Fig. 3. 14...Fig. 3.16)
3.4.3. Eroziunea în lagăre de alunecare
În lagărele de alunecare eroziunea apare dacă lubrifiantul, având o viteză
mare, antrenează particule solide foarte fine, a căror dimensiune este mai mică
decât înălţimea minimă a peliculei de lubrifiant, altfel s-ar obţine un proces de
deteriorare prin abraziune şi scoring [319]. Acest tip de uzură se poate întâlni la
lagărele şi turbinele care vehiculează apa cu particule fine de nisip [246]. Atenţie că
aspectul macro (vizual) poate fi asemănător cu produs de cavitaţie (vezi
subcapitolul următor) dar în exemplul din Fig. 3.19 faptul că procesul de
deteriorare este vizibil în zona de alimentare cu lubrifiant susţine ipoteza că
eroziunea cu articule solide este cauza.
Fig. 3.18. Eroziune pe
un lagăr radial, cauzată
de prezenţa în ulei a
unor particule mici şi
dure [319]
Fig. 3.19. Eroziune în jurul orificiului alungit,
de alimentare cu lubrifiant. Uleiul a conţinut
particule dure, suficient de mari încât
să nu fie antrenate de fluid şi care s-au
blocat în zona de alimentare a lubrifiantului,
provocând în final distrugerea muchiilor
orificiului. [319]

132
Deterirorări în tribosisteme
3.4.4. Uzura de cavitaţie
Uzura de cavitaţie apare la lagărele de alunecare din mai multe cauze:
prezenţa bulelor de vapori sau gaz în lubrifiant, zona depresurizată de la ieşirea
din contact a lagărului, instabilitatea lagărului (însoţită de vibraţii), viteze foarte
mari. Eroziunea prin cavitaţie depinde foarte mult de material. La lagărele axiale,
distrugerea are intensitate crescândă spre exterior, din cauza vitezelor de alunecare
mai mari în această zonă. Figurile 3.21 şi 3.22 prezintă două distrugeri ale
lagărelor, cauzate în principal de cavitaţie.
Cavitaţia apare în lagărele radiale şi axiale lubrifiate în regim hidrodinamic
dar şi elastohidrodinamic. La ieşirea din contact (din zona presurizată) fluidul are
tendinţa să formeze dâre (curenţi) orientaţi în sensul de evacuare a fluidului (şi nu
circumferenţial, în direcţia de alunecare a corpurilor solide).
Concentraţia bulelor de gaz nu
este uniformă, nici ca număr, nici ca
mărime. Cavitaţia poate apare şi în zonele
în care fluidul are schimbări
bruşte de presiune şi viteză, cum sunt
„buzunarele” sau canalele de alimentare.
Presiunea de alimentare cu lubrifiant
are oarecare influenţă asupra reducerii
cavitaţiei în zona adiacentă alimentării,
în sensul că orificii mai mari
şi o presiune de alimentare ceva mai
ridicată reduce riscul apariţiei cavitaţiei
în jurul acestor zone.
Figura 3.20 arată sugestiv zona
predispusă la cavitaţie într-un lagăr
radial [144]: scăderea bruscă a presiunii
fluidului la ieşirea din contact
favorizează antrenarea şi formarea
bulelor de gaz în fluid, premise pentru
Fig. 3.20. Zona predispusă la cavitaţie
(180º…225º) pe un lagăr radial
iniţierea procesului de cavitaţie. Cu cât saltul de presiune şi temperatură al
fluidului va fi mai mare în această zonă cu atât mai repede se va dezvolta acest
proces de deteriorare superficială. Aşa cum se vede în Fig. 3.21 „urmele de
cavitaţie” au direcţiile de evacuare a fluidului din lagăr (spre marginile laterale).
Trebuie reţinut că procesul cavitaţional poate fi redus substanţial doar
pentru un interval restrâns al parametrilor de funcţionare (sarcină, viteză,
temperatura în contact). În practică este greu de evitat cavitaţia din mai multe
cauze: deformaţii ale elementelor lagărului din cauza variaţiei temperaturii în lagăr
şi a sarcinilor externe, variaţii ale vitezei de funcţionare, variaţii ale presiunii de
alimentare cu lubrifiant, impurificarea acestuia, şi, nu în ultimul rând variaţia
temperaturii fluidului în interstiţiul dintre cuzinet şi fus. Atât în zona de
alimentare cu fluid dar şi la ieşirea din contact un volum de lubrifiant cu
temperatură ridicată („încălzit în contact” se va amesteca cu fluidul mai rece adus

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
133
dinspre zona de alimentare, ceea ce favorizează prezenţa bulelor de gaz. Locaţia
zonelor cu cavitaţie, mai ales a celor dinspre ieşirea din contact depind de
excentricitatea lagărului radial [89, 246], de viteza de evacuare a fluidului pe
direcţie laterală şi circumferenţială. La lagărele axiale cavitaţia apare în special spre
exteriorul sectoarelor deoarece aici viteza de alunecare a corpurilor este mai mare,
implicit şi fluidului antrenat. Din cauza variaţiei mari a presiunii şi vitezei
fluidului, cavitaţia poate apare şi pe suprafeţele laterale ale lagărelor (Fig. 3.22):
turaţia arborelui este foarte mare (25000 rot/min), rezultând vibraţii; aspectul
suprafeţei deteriorate seamănă cu cel al acţiunii valurilor pe un ţărm nisipos (Fig.
3.22b). Cauza a fost amestecul agentului de refrigerare cu lubrifiantul, creând un
amestec favorabil cavitaţiei (prezenţa bulelor de gaz).
Fig. 3.21. Eroziune datorată cavitaţiei, la un lagăr de motor. Gradientul mare de presiune în
contact face ca bulele de vapori din ulei să implozeze [319]
a) b)
Fig. 3.22. Uzură de cavitaţie pe suprafaţa laterală a unui lagăr din aliaj Pb-Sn, la un
compresor de refrigerare (a), din cauza instabilităţii; (b) detaliu detaliu mărit al suprafeţei
erodate [319]

134
Deterirorări în tribosisteme
La palierele arborilor cotiţi şi la lagărele bielelor se poate observa cavitaţie
mai ales dacă lubrifiantul este mai puţin vâscos şi are tendinţă de spumare; în
general zonele deteriorate prin cavitaţie sunt poziţionate în faţa ieşirii din contact
(Fig. 3.23), şi pot avea urme de coroziune (a). Aspectul depinde de structura şi
proprietăţile materialului selectat pentru paliere.
a) [350] b) [315]
Fig. 3.23. Uzură de cavitaţie în palierele arborilor cotiţi. Deteriorarea apare la ieşirea din
zona de presiune a lubrifiantului şi aspectul depinde de materialul palierului.
La sectoarele lagărelor axiale, executate din aliaje albe, uzura de cavitaţie
poate avea aspectul din Fig. 3.24, sub forma unor micro-goluri în zonele de variaţie
bruscă presiunii şi vitezei fluidului de ungere. Perioada de incubaţie a procesului
de cavitaţie, în fond tot un proces de oboseală poate fi mărită astfel încât lagărul să
se deterioreze „normal”, prin oboseală mecanică, abraziune. Iată câteva recomandări
care pot avea acest rezultat: reducerea
jocului în lagăr, reducerea
gabaritului radial, creşerea debitului
de fluid prin lagăr, creşterea
vâscozităţii lubrifiantului (prin
răcire şi/sau selectarea unuia cu
vâscozitate şi indice de vâscozitate
mai mari), modificarea presiunii de
alimentare cu lubrifiant, şi, în final,
alegerea altui material pentru sectoare,
mai dur. Atenţie însă, că
pentru a observa o îmbunătăţire,
duritatea trebuie să fie substanţial
mai mare (unii specialişti [246]
recomandând o creştere de două …
trei ori a durităţii).
Fig.3.24. Cavitaţie pe un sector
de lagăr axial [254]

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
135
3.4.5. Fretting-ul în lagăre de alunecare
Fretting-ul şi uzura chimică sunt greu de separat dacă lagărul a funcţionat
deja. Un mediu agresiv chimic şi prezenţa vibraţiilor le pot accelera, intercondiţionându-le.
Fig. 3.25 prezintă rezultatul unui fretting pe cuzinetul unui lagăr,
când sistemul este staţionar, dar supus vibraţiilor. Urma apare în planul vertical (al
sarcinii, probabil doar greutatea proprie) şi nu deplasată în sensul de alunecare,
aşa cum ar apare dacă fretting-ul s-ar produce în funcţionare. Fig. 3.26 arată uzura
fretting, produsă pe un sector al unui lagăr axial, din cauza vibraţiei axului-pivot.
Fig. 3.25. Fretting pe un cuzinet, generat pentru că,
deşi staşionar, lagărul a fost supus vibraţiilor din
cauza vibraţiilor [319]
Fig. 3.26. Fretting provocat de vibraţia
axului pivot [319]
Următoarea figură poate fi încadrată ca o greşeală, dar momentul apariţiei
acesteia poate fi la proiectare sau la montaj. Rezultatul este un proces de fretting
din cauza unei strângeri neadecvate între suprafaţa exterioară a lagărului şi suprafaţa
de reazem din carcasă. Pentru palierul din Fig. 3.27 strângerea între suprafaţa
lui exterioară şi locaşul de montaj a fost prea mică, şi după un timp de funcţionare,
din cauza vibraţiilor, au apărut urme tipice de fretting. Acestea pot apărea şi în
cazul în care există abateri de formă prea mari ale locaşului, palierului sau ale
ambelor piese. În fotografie se
pot observa şi urme de coroziune
specifică. În plus, o asemenea
greşeală duce şi la supraîncălzirea
lagărului deoarece
transferul termic se face
mai greu dinspre zona solicitată
din lagăr, spre carcasă.
Cauza poate fi, de exemplu, o
strângere defectuoasă a şuruburilor
bielei, ca poziţie
şi/sau ca mărime a forţei de
asamblare.
Fig. 3.27. Fretting provocat de un ajustaj cu strângere prea
mică între palierul lagărului şi locaşul acestuia [315]

136
Deterirorări în tribosisteme
3.4.6. Uzura chimică şi tribocoroziunea
Rezultatul reacţiilor chimice asupra lagărului este dezastruos şi durabilitatea
se reduce drastic. Procese chimice, descrise aici separat, pot acţiona şi simultan,
cu pondere diferită:
- reacţiile chimice din lubrifiant duc la formarea de depozite pe suprafaţa
lagărului, viteza de depunere fiind proporţională cu temperatura, în special în
zona încărcată a contactului,
- reacţii chimice între materialul lagărului şi lubrifiant, produsele de degradare
a lubrifiantului şi/sau contaminanţi externi. Efectul poate fi diferenţiat: înlăturarea
selectivă a anumitor faze din materialul lagărului sau formarea de depozite
pe suprafaţa lagărului, aceste procese sunt tot dependente de temperatura locală,
instantanee în lagăr,
- reacţii electro-chimice între materiale şi lubrifiant, mai ales la alegerea incorectă
a lubrifiantului sau la contaminarea lui cu anumite substanţe, diferenţa faţă
de procesele descrise mai sus fiind că nu depind atât de mult de temperatură şi
apar pe toată suprafaţa lagărului, nu preferenţial în zonele cu câmp termic cu
valori ridicate.
În Fig. 3.28 se observă formarea de oxid de staniu (negru şi casant) pe
sectoarele unui lagăr axial. În zona de presiune ridicată (alunecare, de la dreapta
spre stânga în b), stratul de oxid a fost fragmentat şi îndepărat, fie de lubrifiant, fie
prin contact direct, depozitul rămânând intact în zona de presiune scăzută (la
ieşirea din contact). Creşterea temperaturii a determinat topirea aliajului Sn-Pb şi
accele-rarea fragmentării stratului de oxid. Procesul este accentuat de prezenţa apei
şi de procese electrolitice [24].
a) Vedere a sectoarelor corodate ale unui lagăr axial b) Detaliu de pe un sector
Fig. 3.28. Uzură corosivă [319]

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
137
Oxidarea staniului din aliajele
albe (Fig. 3.29) este o reacţie
electrochimică care reduce până
la eliminare, capacitatea de înglobare
a impurităţilor antrenate
de lubrifiant; oxidul de staniu,
având o duritate mare, se recunoaşte
după nuanţa de maro închis,
chiar negru. Iniţierea procesului
de tribocoroziune se face în
zonele cu temperatură şi presiune
ridicate. Odată format, oxidul
nu poate fi dizolvat şi duritatea
Fig. 3.29. Depozite de
sulfură de cupru pe
sectoarele unui
lagăr axial [24]
Fig. 3.30. Proces combinat de uzură corosivă şi
deteriorare termică [254]
acestuia împiedică „captarea” şi îngroparea impurităţilor; în plus poate promova
un proces abraziv, prin detaşarea mai uşoară a particulelor de uzură datorită
diferenţei mari între proprietăţile mecanice ale oxidului şi materialului din care se
formează. Deteriorarea poate fi încetinită sau chiar neiniţiată dacă se acţionează
asupra factorilor care o produc: înlocuirea lubrifiantului, reducerea temperaturii
uleiului, curăţarea atentă a elementelor lagărului şi sistemului de ungere
(conducte, pompe, filtre).
Depozitele de oxidare
pe un sector oscilant
sunt cauzate de creşterea
excesivă a temperaturii.
Deşi temperatura foarte
ridicată durează câteva
milisecunde, este suficient
pentru oxidarea hidrocarburilor
din lubrifiant chiar
dacă există aditivi antioxidanţi
(Fig. 3.31). Uzura
chimică este asociată, din
Fig. 3.31. Tribocoroziune pe un lagăr axial, cu sectoare [319]

138
Deterirorări în tribosisteme
cauza temperaturii ridicate cu deformări plastice sau curgeri locale de material.
Şi în lagărele de alunecare se observă formarea compuşilor de reacţie în
zona de maximă presiune şi temperatură (Fig. 3.32).
Identificarea compuşilor din aceste depuneri trebuie făcută cu mare atenţie
pentru a nu modifica natura lor: se recomandă spectometria cu radiaţii X, cu
radiaţii înfraroşii sau analiză chimică.
Fig. 3.32. Depozite de sulfură de cupru pe cuzinet din aliaj Sn-Pb. Aliajele fără cupru
nu sunt aşa sensibile la atacul sulfului, deşi în condiţii severe de funcţionare pot forma
sulfura de plumb [319]
Produse de reacţie rezultate în urma tribocoroziunii depind de scopul
întregului sistem tehnic în care se montează lagărul: de exemplu, aspectul particular
al tribocoroziunii din Fig. 3.33 se datorează formării depozitelor de succinat
de amoniu pe suprafaţa lagărulului unui compresor de sinteză a amoniului.
Fig. 3.33. Tribocoziune pe un cuzinet de lagăr [319]

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
139
3.4.7. Distrugeri superficiale la trecerea curentului electric
Atât sarcinile electrostatice cât şi cele electromagnetice pot genera descărcări
electrice prin peliculele subţiri de lubrifiant, rezultatul fiind distrugerea superficială
a pieselor în contact, mai probabil a piesei
executată din material cu punct sau interval
de topire mai coborât. Denumirile asociate
acestui proces de deteriorare sunt diverse,
incluzând pitting electric, eroziune electrică.
Forma mai puţin severă este vizibilă cu
ochiul liber ca o suprafaţă mai mată, „glazurată”
sau mătuită (Fig. 3.34, şi Fig. 3.35), dar
continuarea funcţionării poate deteriora
suprafaţa sub forma unor micro-cratere vizibile,
care, modificând topografia, duc la trecerea
lagărului în regim mixt sau chiar uscat
şi la o distrugere rapidă.
Descărcările electromagnetice apar
frecvent datorită scurgerilor de curent în motoare
electrice dar şi în sistemele cu piese
mari în rotaţie (turbine, compresoare) sau
dacă rotoarele sunt „ridicate” în câmp electromagnetic.
Specialiştii [246, 315] estimează
că eroziunea electrică apare de la o tensiune
minimă de 250 mV.
Fig. 3.34. Cuzinet deteriorat la trecerea
curentului elctric [319]
Descăcările electrostatice pot apare în transmisii cu curele sau în sisteme
care includ procese tehnologice cu fluide care pot modifica rezistenţa electrică în
ansamblu (solvenţii de exemplu). Se consideră că este periculoasă pentru iniţierea
eroziunii electrice o tensiune de ~20V.
Soluţiile pentru micşorarea riscului producerii acestui mecanism de deteriorare
sunt: un sistem de împământare adecvat aplicaţiei, izolarea lăcaşurilor de
reazem pentru lagăre sau o combinaţie a acestora.
Fig. 3.35. Aspect tipic al unu cuzinet prin care a trecut curent electric [319]

140
Deterirorări în tribosisteme
Astăzi puţine sunt sistemele în care să nu existe acţionare pe baza energiei
electrice, iar lagărele cu elemente metalice (rulmenţi şi cuzineţi) sunt expuse acestui
tip de deteriorare. Arcul electric se produce când suprafeţele metalice sunt
separate de un interstiţiu, fie acesta şi „umplut” cu lubrifiant. Deşi durata arcului
electric este de ordinul milisecundelor, energia trasmisă prin arcul electric este
suficient de mare pentru a topi local un micro-volum de material; pot exista condiţii
de vaporizare a metalului; odată în stare topită, materialul este supus şi oxidării
(mecanismul pittig-ului electric este dat în Fig. 3.36 şi exemplificat în Fig. 3.37, care
arată deteriorarea cuzinetului unui motor electric după o scurtă perioadă de
testare, după o reparaţie capitală, provocată de o greşeală de legare la pământ).
Uzura rezultată este proporţională
cu mărimea fluxului
energetic indus între suprafeţe şi
invers proporţională cu viteza relativă
a suprafeţelor [246]. Natura
suprafeţelor este şi ea importantă:
reacţia unei suprafeţe anodice
diferă de cea catodică, produsele
rezultate în urma creşterii temperaturii
şi agresiunii mediului iniţiază
o uzură corosivă care poate
deteriora şi mai mult straturile
superficiale. Este cazul, de exemplu,
a aditivilor cu sulf din lubrifianţi,
care accelerează uzura
suprafeţelor pe post de anod.
Fig. 3.36. Mecanismul formării pitting-ului electric [246]
Fig. 3.37. Eroziune provocată de arcuri electrice
în zona încărcată a lagărului: se observă aspectul
topit al micro-craterelor [319]
Adler [1] recomandă o atenţie deosebită dacă tensiunea detectabilă la împământare
trece de 1V. Lagărul din Fig. 3.38a [1] a fost demontat din turbina unui
grup generator de 11MW. Studiul la microscop a scos în evidenţă eroziunea din
cauza curentului electric (Fig. 3.38b). Zonele afectate sunt neuniforme iar microcraterele
prezintă muchii rotunjite din cauza topirii aliajului de lagăr; mărimea lor
se observă în figură, grosimea liniei albe fiind de aproximativ 20µm. Urmele fine şi

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
141
regulate sunt rezultatul prelucrării finale a cuzinetului. Urma mult prelungă din
dreapta figurii arată că, uneori, arcul electric produs durează mai mult.
a) Aspect macro b) Aspect micro
Fig. 3.38. Deteriorarea suprafeţei unui cuzinet din cauza descărcărilor electrice prin lagăr [1]
Este greu de stabilit numai din examinarea vizuală dacă deteriorarea s-a
produs la sarcini electrostatice sau electromagnetice. În Fig. 3.39 sunt date deteriorarea
ambelor triboelememente dintr-un lagăr, provocată de descărcări electrostatice.
Analiza întregului sistem va clarifica mecanismul de formare a arcului electric,
şi va fi sursa unor soluţii de deviere a descărcărilor electrice. Se observă că la
cuzinet zona deteriorată corespunde zonei cu grosime minimă de lubrifiant (zona
solicitată a contactului) pe când fusul are o zonă cilindrică de deteriorare.
a) Cuzinetul b) Fusul
Fig. 3.39. Lagărul unui compresor centrifugal, distrus prin pitting electric
(descărcări electrostatice) [319]

142
Deterirorări în tribosisteme
Problema este că distrugerea prin descărări electrice poate fi „ecranată”.
Dacă sistemul nu poate fi oprit suficient de repede sau dacă eroziunea electrică se
accelerează, apare o uzură abrazivă severă care poate „îndepărta” sau poate
modifica atât de mult topografia suprafeţei încât să nu se mai observe forma
specifică a micro-craterelor produse la trecerea curentului electric (margini mai
netede datorită topirii sau înmuierii materialului, forme relativ sferice, alungite în
direcţia de alunecare etc.).
3.4.8. Oboseala şi uzura termică
Creşterea temperaturii poate afecta atât compoziţia chimică cât şi structura
materialelor lagărului, stabilitatea dimensională a pieselor supuse temperaturii
ridicate. În plus, regimul termic ridicat distruge iremediabil şi lubrifiantul, iniţial prin
modificarea proprietăţilor mecanice ale acestuia, în special vâscozitatea, dar apoi prin
promovarea de reacţii chimice ireversibile, cu produşi solizi agresivi mecanic şi chimic
pentru materialele în contact. Problema este că regimul termic în lagăre este ciclic, chiar
dacă este vorba despre un regim uscat impus încă din proiectare, ceea ce înseamnă o
reducere a rezistenţei la oboseală a materialelor implicate (vezi subcapitolul referitor la
oboseala termică). Câteva exemple de distrugeri ale lagărelor axiale, din cauza unui
câmp termic cu valori prea ridicate, sunt prezentate în Fig. 3.40…Fig. 3.43, cu explicaţii
privind particularitatea deteriorării, date în dreptul fiecărei figuri. Evident procesele se
pot iniţia şi dezvolta şi la lagărele radiale.
Fisurile apar şi din cauza diferenţelor în proprietăţile termice ale materialelor:
coeficienţi de dilatare mult diferiţi pentru cuzinet şi piesa suport – de obicei
din oţel sau fontă, conductivităţi termice diferite care duc la evacuarea mai lentă şi
„direcţionată” a fluxului termic prin materialul cu conductivitate termică mai
mare. În Fig. 3.40 se observă că fisurile de oboseală termo-mecanică au provocat
îndepărtarea aliajului alb în zona cozii de rândunică (asamblarea cu suportul de
oţel) deoarece forma favoriza şi concentrarea tensiunilor şi diferenţele locale.
Procesul de deteriorare este mai accentuat dacă legătura cu substratul mai rigid
este slabă, aşa cum sugerează şi lipsa aliajului alb din stânga sectorului. Concluzia
ar fi că fixarea aliajelor antifricţiune prin forme care generează concentratori termomecanici
nu se recomandă.
Fig. 3.40. Oboseală termică a
aliajului Sn-Pb. Faza mai moale
a aliajului sau cea cu interval de
topire mai coborât, poate fi
îndepărtată preferenţial [24]

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
143
Fig. 3.41. Distrugere superficială prin exfoliere în zona de intrare în contact a sectorului unui
lagăr axial, din cauza solicitării termo-mecanice ciclice [24]. Zona deteriorată este cea în care
apar cele mai mari variaţii de temperatură (în zona contactului temperatura este ridicată dar
diferenţa de temperatură este mare în zonele de antrenare a lubrifiantului în contact.
Fig. 3.42. În regim termic ridicat, din
cauza diferenţelor între coeficienţii de
dilatare şi între conductivităţile termice
ale constituenţilor unui aliaj, pot apare
fisuri. Au loc exfolieri şi din cauza proprietăţilor
termice diferite ale acoperii
şi suportului cuzinetului, accentuate şi
de o slabă aderenţă tehnologică. [24]
Fig. 3.43. Deteriorare prin oboseală
termică a unui aliaj antifricţiune
tip babbit, anizotrop (thermal
ratcheting). [253]
Supraîncălzirea poate avea aspecte particulare funcţie de structura materialelor,
de natura lubrifiantului: de la decolorări ale aliajelor albe, fisurări, curgeri şi
deformaţii localizate sau generalizate. Ciclurile termice pot induce modificări de
fază ale aliajelor, cu deformări caracteristice ale suprafeţei: de exemplu, aliajele cu

144
Deterirorări în tribosisteme
structuri anizotropice (cum sunt şi unele babbit-uri) au coeficienţi de dilatare
diferiţi pe axele de dezvoltare a cristalelor, ceea ce va deforma diferenţiat
materialul, inclusiv suprafaţa (în literatura de limbă engleză procesul de
deteriorare este numit thermal ratcheting).
Unii lubrifianţi conţin aditivi care se activează după depăşirea unui anumit
prag de temperatură, reacţionând cu suprafaţa metalică şi rămânând fixaţi de
aceasta. Procesul se iniţiază în zonele cu temperatură şi presiune ridicată, aşa cum
se poate observa pe sectorul de lagăr axial din Fig. 3.44: cu aproximaţie intensitatea
depunerilor reconstituie distribuţia de presiuni şi câmpul termic pe sector.
Fig. 3.44. Supraîncălzire cu
formarea de compuşi chimici
pe baza aditivilor din
lubrifiant [253]
Analiza aceastei distrugeri a suprafeţei contactului poate da unele soluţii,
legate în special de calitatea şi cantitatea lubrifiantului – de capacitatea acestuia de
a genera şi menţine o peliculă portantă în condiţiile particulare ale aplicaţiei:
selectarea unui alt lubrifiant care să reziste mai bine la câmpul termic cu valori mai
ridicate, caracteristic aplicaţiei (vâscozitate şi indice de vâscozitate mai mare,
stabilitate termică mai bună), o alimentare mai eficientă cu lubrifiant (posibil o
presiune şi o cantitate mai mare, fără întreruperi).
Fig. 3.45. Palieul unui arbore cotit, cu urme evidente de înmuiere,
curgere şi dislocare de material [315]
Palierul arborelui cotit care a funcţionat într-un regim termic prea ridicat
arată ca în Fig. 3.45: materialul a fost înmuiat, a curs şi a fost dislocat pe zone vizibile.
Cauzele pot fi: întreruperea lubrifierii a generat un câmp termic cu valori

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
145
foarte mari sau o sarcină concentrată pe un arbore prost aliniat care nu permite
generarea unei pelicule portante.
Condiţiile care favorizează declanşarea uzurii temice pot include erori de
proiectare (alegerea greşită a materialelor, inclusiv a lubrifiantului, a sistemelor de
etanşare), erori tehnologice (suprafeţe calitativ mai slabe decât cele impuse de aplicaţie),
erori de exploatare (defectarea sistemului de alimentare cu lubrifiant, suprasarcini,
viteză prea mare, mediu agresiv), greşeli de mentenanţă (neasigurarea
jocului în lagăr, neechilibrări, nealinieri, dezaxări etc.).
3.5. Cauze de deteriorare a lagărelor de alunecare
Înlocuirea unei piese deteriorate, în special a unui lagăr de alunecare nu
trebuie făcută fără o apreciere a cauzelor care au provocat reducerea duratei de
viaţă a piesei, deoarece după montare scenariul se poate repeta cu urmări probabil
mai grave pentru tot ansamblu. Este necesară o diagnosticare, aspect ce presupune
atât cunoştinţe teoretice în domeniu dar şi o experienţă care se acumulează şi se
specializează în cadrul unei echipe de lucru.
Există câteva aplicaţii în care lagărul de alunecare, cu toate dezavantajele
acestuia nu a putut fi înlocuit cu alte soluţii: lagăre mari ale utilajelor metalurgice,
în special pentru laminoare, lagărele arborilor cotiţi, lagărele navale şi ale marilor
sisteme de producere a energiei electrice.
Multe din exemplele care urmează sunt date pentru lagărele arborelui cotit
de la automobile dat fiind numărul mare de astfel de sisteme, dar şi faptului că
sunt exploatate de diverse categorii profesionale.
Figura 3.46 prezintă cele mai frecvente cauze primare de deteriorare a
lagărelor arborelui cotit de la automobile. Aceste cauze se regăsesc şi la alte grupe
de lagăre de alunecare dar cu alte procente, dar funcţie de aplicaţie pot apare şi alte
cauze cum ar fi trecerea curentului electric, vibraţii, calitatea materialului etc.
Altele
Prelucrare neadecvată a fusului
Coroziune
2.8
3.2
3.7
Suprasarcină
8.1
Lubrifiere insuficientă / incorectă
Nealiniere
Greşeli de montaj
11.4
12.6
12.8
Contaminare
45.4
%
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Fig. 3.46. Ponderea cauzelor de deteriorare prematură pentru lagărele arborilor cotiţi ale
motoarelor cu ardere internă [315]

146
Deterirorări în tribosisteme
Este imporatant de subliniat că în multe cazuri căderea prematură a unui
lagăr de alunecare este provocată de o combinaţie a două sau mai multe din
cauzele enumerate mai sus.
3.5.1. Deteriorarea normală
O definiţie a deteriorării normale e greu de dat din însăşi alăturarea celor
două cuvinte, acestea reflectând situaţia de facto a oricărui triboelement: durata de
viaţă este limitată. În concluzie deteriorarea normală ar putea fi apreciată ca cea
observabilă la încheierea duratei de viaţă estimate a piesei analizate. În multe situaţii,
utilizatorii sistemelor tehnice, fie că sunt sau nu specialişti „îşi forţează norocul”
şi pentru că nu sunt simptome „vizibile” de deteriorare, continuă să utilizeze
sistemul. Este cazul mai ales autoturismelor personale; este o economie de timp şi
de resurse financiare prost înţeleasă şi o analiză a costurilor reparaţiilor accidentale
comparativ cu cele ale unei mentenanţe preventive este favorabilă celei din urmă.
Fig. 3.47 arată un palier de lagăr cu uzură normală: pata de uzură este
uniformă pe aproximativ 2/3 din suprafaţa palierului, pe toată lăţimea acestuia. Se
observă o diminuare a uzurii spre marginile petei de contact
a) Aspectul macro se caracterizează printr-o zonă mai mată, simetrică faţă de marginile
laterale ale palierului; nu se observă urme evidente de abraziune
b) Uşoare urme abrazive sau/şi mici indentări, posibil de la un lubrifiant
impurificat cu particule fine
Fig. 3.47. Paliere pentru arborele cotit al unui motor cu ardere internă,
considerat cu uzură normală, uşoară [315]

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
147
3.5.2. Distrugerea lagărelor din cauza lubrifierii
Lubrifierea lagărelor de alunecare include câteva aspecte legate de asigurarea
circulării lubrifiantului la presiunea şi temperatura recomandată prin proiect,
calitatea şi cantitatea de lubrifiant.
Cauzele de deteriorare a lagărelor, legate de procesul de lubrifiere, includ:
- întreruperi ale furnizării lubrifiantului,
- cantitate insuficientă de fluid,
- proprietăţi neadecvate ale lubrifiantului (vâscozitate, stabilitate termică,
pachet de aditivi, presiune de alimentare etc.).
Setul de proprietăţi ale lubrifiantului poate fi ales de la început ca fiind
necospunzător sau poate deveni aşa, de exemplu, după o suprasarcină mecanică
şi/sau termică în sistem.
Întreruperea furnizării lubrifiantului în contact poate fi provocată de o
spargere a unei conducte de circulare, de căderea pompei de vehiculare a fluidului
etc. Rezultatul imediat al întreruperii generării peliculei HD sau EHD, fie la
pornire sau oprire, fie în timpul funcţionării, este creşterea temperaturii şi topirea
locală a materialului cuzinetului. La lagărele de mare viteză curgerea poate apare
fără ca pelicula să fie întreruptă, dacă temperatura lubrifiantului creşte peste
punctul de topire a materialului cuzinetului.
Cauzele posibile ale reducerii calităţii ungerii sau chiar a întreruperii
acesteia, pot fi:
- alimentarea nesatisfăcătoare cu lubrifiant,
- folosirea unui lubrifiant neadecvat (prea vâscos sau prea fluid),
- temperatura de alimentare a lubrifiantului este prea mare, rezultând o
reducere a vâscozităţii şi, deci, o grosime prea mică a peliculei, formarea ei parţială
şi scăderea rolului de agent de răcire al lubrifiantului,
- nealinierea duce la încărcarea muchiilor lagărului şi, din cauza suprasarcinii
locale, este imposibilă formarea peliculei,
- suprasarcina duce la creşterea temperaturii şi subţierea, până la dispariţie,
a peliculei,
- deplasarea excesivă a centrului fusului din cauza instabilităţii (de exemplu,
la turaţie critică), rezultatul putând fi şi o oboseală prematură,
- direcţia sarcinii este prea apropiată de un canal de ungere, cauzând
întreruperea peliculei sau starvarea, ulterior putând apare deformaţii şi ruperi în
zona muchiilor canalului,
- deteriorarea suprafeţei (creşterea rugozităţii) astfel încât se întrerupe
generarea unei pelicule portante; procesele care micşorează aria reală de contact
pot fi oboseală, eroziune electrică, uzură abrazivă etc.
Calitatea ungerii într-un lagăr se poate estima dacă se cunosc parametrii
topografiei suprafeţei şi mărimea grosimii minime a peliculei lubrifiante, cu
ajutorul parametrului λ,
hmin
λ=
(3.1)
2 2
R + R
q1
q2

148
Deterirorări în tribosisteme
în care
h min
este grosimea minimă a peliculei lubrifiante, calculată cu una din
relaţiile date în [74, 89, 187, 211] iar
2 2
q q1 q
R = R + R 2
este un parametru al rugozităţii
echivalente a suprafeţelor, calculată cu valorile abaterilor medii pătratice ale
înălţimilor rugozităţii pentru fiecare din cele două suprafeţe în contact ( R , R ),
fiind numită şi rugozitate compusă şi este introdusă în multe din modelele mai
recente [89, 281]. Astfel, pentru λ = 0 se obţine regimul uscat. Regimul mixt sau cel
limită se caracterizează prin λ = 0,8...3 . Peste această valoare, regimul de lucru
poate genera peliculă completă. Diferenţierea între regimul mixt şi cel limită este
dificil de apreciat dar se poate face cunoscându-se, în plus, natura straturilor
fluide, aditivii, temperatura de lucru etc. În funcţionare, parametrul λ se poate
modifica din mai multe cauze: schimbarea profilelor suprafeţelor, modificarea calităţii
lubrifiantului (prin variaţia vâscozităţii dar şi prin degradarea termo-mecanică
a fluidului). Un rodaj bine condus la tribosisteme tip lagăre de alunecare sau
angrenaje, determină micşorarea numitorului parametrului λ, rezultând o generare
a regimului fluid chiar la o valoare mai mică a grosimii minime a peliculei.
Ungerea insuficientă poate avea diverse cauze:
- joc insuficient (la palierele arborilor cotiţi de la motoarele cu ardere internă, se pot
folosi paliere cu joc prea mic – o greşeală de operator,
- înfundarea sau fisurarea conductelor de ulei,
- înfundarea filtrelor,
- o pompă sau /şi o supapă de control a presiunii, defectă,
- montarea greşită având ca rezultat obturarea parţială sau totală a orificiului de
alimentare cu ulei,
- vâscozitate prea mică a lubrifiantului
Figura 3.48 prezintă sugestiv importanţa asigurării unei lubrifieri cel puţin
satisfăcătoare, adică generarea unei pelicule de o înălţime suficientă pentru a nu
dezvolta o uzură severă (cu componente abrazive şi de aderenţă, vezi fotografia
din dreapta). Totuşi, din cauza dinamicii de variaţie a vitezei şi sarcinii în lagărele
de bielă şi în cele ale arborelui cotit la motoarele cu ardere internă, tot se manifestă
o uzură „blândă” (stânga).
q1
q2
Fig. 3.48. Deteriorare din cauză că grosimea peliculei de lubrifiant este prea mică [315]

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
149
Înainte de înlocuirea lagărului, se vor analiza următoarele: condiţiile de
selectare a formei şi materialului lagărului, accesul lubrifiantului în zona de contact
(verificarea filtrului, a conductelor şi a pompei, a corespondenţei orificiului de
alimentare din lagăr cu cel de pe suport) la presiunea şi în cantitatea necesară. Se
poate recomanda schimbarea calităţii uleiului, în special cu referire la un indice de
vâscozitate mai mare.
3.5.3. Deteriorări la pornire
Deteriorarea prin fretting cauzată de vibraţii dintr-o sursă exterioară
lagărului, când acesta este în repaus, apare în zona centrală a contactului. Urma de
fretting este simetrică faţă de verticală şi nu în direcţia de alunecare. Acest tip de
deteriorare apare mai mult la lagăre greu solicitate, la care pornirea sau oprirea se
face sub sarcină, în special când acestea sunt frecvente. În principiu nu scoate din
uz lagărul şi nici nu-i afectează semnificativ fiabilitatea.
Curgerea sau deformarea plastică pot fi considerate şi dorite pentru că
grăbesc procesul de acomodare al celor două piese. Dacă lagărul are erori de
fabricaţie sau de aliniere, urma vizibilă este deplasată spre unul din capete.
Pornirea sub sarcină, când este prea mare faţă de cea proiectată, produce
microcurgeri în materialul cuzinetului dar şi înmuieri şi topiri vizibile, care au
deplasat materialul spre muchiile sectorului axial şi s-au solidificat apoi sub
acţiunea de răcire a lubrifiantului (Fig. 3.49). Din cauza sarcinii axiale prea mari la
pornire, frecarea a fost în regim uscat sau cel mult semi-uscat, generând un câmp
termic cu valori ridicate, înainte de generarea peliculei HD. Aliajul de lagăr s-a
resolidificat venind în contact cu lubrifiantul rece dintre sectoare. Fotografia arată
straturi succesive solidificate, funcţie de numărul de porniri.
La lagăre axiale, cu sectoate fixe înclinate, uzura succesivă la porniri poate
schimba profilul suprafeţei înclinate, reducând capacitatea portantă. La sectoare
oscilante efectul nu este atât de sever deoarece mişcarea sectorului compensează
uzura şi schimbarea formei suprafeţei, reducerea capacităţii portante fiind mult
mai mică.
La lagărele multi-lob sau lămâie, uzura, chiar mică, poate duce la
modificarea stabilităţii rotorului şi apariţia vibraţiilor, accelerând uzura.
Este bine să se facă deosebirea între uzura la pornire şi uzura din timpul
funcţionării. Dacă poziţia urmei de pe cuzinet este pe direcţia sarcinii înainte de
pornire, uzura la pornire este mare. Dacă pata este deplasată în sensul de rotaţie,
este uzură în funcţionare.
Dacă sarcina la pornire nu poate fi redusă, se va folosi un lagăr de
dimensiuni mai mari. Schimbarea lubrifiantului (vâscozitate şi/sau aditivi) nu va
avea o influenţă semnificativă asupra procesului de uzură la pornire.
Anularea jocului la pornirea lagărelor radiale produce o urmă de uzură
abrazivă fină, care nu periclitează funcţioarea lagărului, mai ales dacă pornirile şi
opririe sunt rare (ca în Fig. 3.51). La lagărele axiale, cu sectoare oscilante, pornirea
poate forma mici urme de uzură datorate trecerii de la regimul uscat sau mixt, la

150
Deterirorări în tribosisteme
cel hidrodinamic. Regimul de pornire, tranzitori de la usact la cel hidrodinamic,
produce curgerea materialului în centrul tuturor sectoarelor lagărului din Fig. 3.49,
o deteriorare mai severă fiind prezentată pe sectorul altui lagăr (Fig. 3.52).
Fig. 3.49. Anularea jocului la pornire, pentru un lagăr axial cu sectoare oscilante [319]
Stabilirea unui echilibru termic într-un astfel de lagăr durează ceva timp din
cauza restricţionării fluxului termic prin sectoare. La porniri rapide apare o dilatare
termică suficient de mare pentru a anula jocul, împedicând formarea peliculei EHD
şi cauzând curgeri de material pe centrul sectoarelor. Toate sectoarele sau aproape
toate au urme similare, dar aplicarea unei sarcini descentrate, poate uza
preferenţial unele sectoare.
Curgerea materialului pe durata unei funcţionări normale tinde să se vadă
pe o suprafaţă mai mare, dar procesul este mai slab şi urma formată este deplasată
în sensul de mişcare.
Acest tip de distrugere poate fi evitat prin prelungirea timpului de pornire
până la viteza nominală sau prin creşterea jocului din lagăr, dacă această soluţie
este acceptabilă din punct de vedere al performanţelor lagărului în condiţii
nominale de lucru.
În Fig. 3.50 este arătată o fisură cauzată de întreruperea ungerii în palierul
unui compresor, executat din bronz
cu plumb. Diametrul lagărului este
de ~25 mm. Bronzul a curs dar, spre
deosebire de un aliaj alb, a cărui
temperatură limită este de ~240°C,
aici s-au produs temperaturi mult
mai mari. La aliajele de bronz cu
plumb doar una din faze se topeşte
(de obicei cea a plumbului), se
generează temperaturi ridicate la
frecarea directă a fusului şi cuzinetului,
se poate fisura şi fusul, prin
călire repetată (prin intrarea şi
ieşirea lui din zona încărcată).
Fig. 3.50. Fisurarea fusului din cauza
călirii repetate, în absenţa
unei lubrifieri suficiente [24]

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
151
Fig. 3.51. Uzură minoră în partea cea
mai joasă a cuzinetului, din cauza
frecării uscate sau semi-uscate de la
pornire, înainte de instalarea
regimului EHD [24]
Fig. 3.52. Distrugere datorată regimului sever
de pornire (lipsa lubrifiantului şi sarcină
mare) [319]
3.5.4. Contaminare cu particule solide
Spre deosebire de rulmenţi la care această contaminare duce la o distrugere
rapidă a acestora, la lagărele de alunecare, funcţie de materialul cuzinetului, de
mărimea şi caracteristicile pariculelor străine, acesta poate funcţiona în continuare,
căderea fiind oarecum întârziată de capacitatea materialului lagărului de înglobare
a particulelor solide. Odată înglobate
aceste particule, de obicei mai dure decât
materialul cuzinetului, accelerează uzura
abrazivă, împiedicând şi formarea şi
menţinerea peliculei de lubrifiant. Dacă
particulele sunt destul de mari, fixarea
lor în cuzinet poate constitui un concentrator
puternic de tensiune care poate
duce şi la ruperea cuzinetului pe una din
dimensiuni (axial sau radial) (Fig. 5.53).
Contaminarea este mai periculoasă
pentru cuzineţii din materiale dure, cum
sunt cei din ceramică sau compozite ale
acestora, utilizate la fluide corosive sau
la ungere cu apă.
Fig. 3.53. Aderarea materialului desprins de
pe arbore, pe cuzinet sau agăţarea unei particule
dure a dus la formarea de concentratori
de tensiune şi cuzinetul din alumină
s-a spart; v=6,5 m/s şi p=0,5 MPa [45]

152
Deterirorări în tribosisteme
Fig. 3.54. Mecanismul de abraziune la contaminare cu particule solide.
a) Particule mai moi b) Particule mai dure
Fig. 3.55. Aspectul suprafeţelor depinde de natura contaminanţilor [315]
Contaminarea lagărului este posibilă şi prin pătrunderea particulelor străine
între suprafaţa exterioară a lagărului şi suportul (carcasa) mai rigidă (Fig. 3.56).
Dacă lagărul este construit din materiale relativ mai moi, cum sunt materialele
plastice, prezenţa unor astfel de particule influenţează mai puţin funcţionarea. În
cazul palierelor subţiri, din aliaje antifricţiune, se observă o deteriorare a suprafeţei
exterioare a palierului dependentă de
natura contaminanţilor şi a materialului
palierului (Fig. 3.55). Este posibilă o
uzură accentuată pe suprafaţa de lucru,
în zona de reţinere a unei particule solide
între palier şi suprafaţa lui de reazem
(Fig. 3.56), ceea ce provoacă o deformare
plastică locală, cu perturbarea
condiţiilor de generare a peliculei
portante de fluid.
Cauzele probabile sunt: curăţarea
nesatisfăcătoare a pieselor la asamblarea
iniţială, filtrarea necorespunzătoare
a aerului care intră în motor şi implicit
în lagăre, uzura altor componente
Fig. 3.56. Mecanismul distrugerii palierului
arborelui cotit, din cauza contaminării
suprafeţei de reazem

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
153
ale sistemului şi antrenarea particulelor de uzură odată cu lubrifiantul, neglijarea
înlocuirii la timp a filtrelor.
Acţiunile corective includ verificări ale filtrelor şi înlocuirea lor, filtrarea
sau schimbarea lubrifiantului. Şi bineînţeles montarea unui nou lagăr, în cazul
arborilor cotiţi a întregului set.
Fig. 3.57. Exemplificarea mecanismului de deteriorare datorită contaminării cu particule
solide a suprafeţei de reazem a unui palier de la un arbore cotit [315]
3.5.5. Greşeli în exploatare
Fără a avea pretenţia că se poate epuiza acest subiect aici, în continuare sunt
prezentate câteva erori de exploatare, cu comentarii şi explicaţii alături.
Fig. 3.58. Funcţionare în suprasarcină, cu corpul bielei puternic deformat. rezultă zone prea
solicitate pe palier, cu urme de uzură localizată, care continuă de pe o jumătate a palierului
pe cealaltă [315]

154
Deterirorări în tribosisteme
3.5.6. Greşeli de montaj
În figurile următoare (Fig. 3.58...Fig. 3.60) sunt date unele din cele mai
frecvente greşeli de montaj pentru palierele arborilor cotiţi [315].
Fig. 3.59. Poziţionare greşită a
palierului pe suport
Fig. 3.60. Montare greşită a zonei de
alimentare cu ulei
Fig. 3.61. Asamblare incorectă a jumătăţilor de palier cu modificarea geometriei jocului în
lagăr; rezultatul este o uzură severă pe zone diametral opuse. [315]
Fig. 3.62. Strângere excesivă a bielei şi capacului care duce la
deformarea plastică a cuzinetului [315]

Cap. 3. Deteriorarea lagărelor de alunecare
155
3.5.7. Greşeli de proiectare
Orificiul de ungere amplasat prea aproape de zona de presiune din lagăr. În
Fig. 3.63 se vede curgerea şi resolidificarea aliajului Sn-Pb în canalul de ungere din
cauza temperaturii mai mici din această zonă. Distrugerea poate apare la pornire
dar şi în funcţionare, dacă ungerea este întreruptă, parţial sau total. Se poate întâmpla
ca aliajul antifricţiune să fie „cojit” de pe suport şi de aceea este importantă
grosimea depusă. După oprire, măsurarea grosimii rămase a aliajului poate da
indicaţii despre cauzele distrugerii.
Curgerea poate fi un proces secundar, iniţiat de oboseală sau eroziune electrică,
reducând aria reală de preluare a sarcinii. Este bine să se analizeze atent
distrugerea pentru a acţiona asupra cauzei, şi nu pentru minimalizarea efectelor
ei. Schimbarea unui material de cuzinet se face doar dacă s-a stabilit că întradevăr
acesta este cauza distrugerii.
O altă greşeală de proiectare este cotarea incorectă a razelor de racordare a
umerilor de reazem incompatibile cu razele de racordare ale palierelor (Fig. 3.64),
greşeală frecventă şi la lagărele cu rulmenţi [301, 307].
Fig. 3.63. Solidificarea aliajului topit în canalul de ungere [24]
Fig. 3.64. Raze de racordare prea mari pe fusul palierului [315]

156
Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
4.1. Consideraţii privind distrugerea rulmenţilor
Ideea înlocuirii mişcării de alunecare cu cea de rostogolire, caracterizată prin
coeficient de frecare mai mic şi, deci, un consum energetic mai redus, a existat încă
din cele mai vechi timpuri [89] dar dezvoltarea tehnologică a epocii respective nu a
permis realizarea suprafeţelor sperice sau cilindrice de precizie şi nici obţinerea de
materiale cu caracteristici mecanice superioare pentru a face faţă tensiunilor de
contact specifice. Se consideră că Leonardo da Vinci a descris un tip de rulment pe
la anul 1500, iar Galilei a imaginat colivia elementelor de rostogolire pe la anul
1600. Primul patent referitor la rulmenţi a fost atribuit lui Philip Vaughan în 1794.
În 1883 Friedrich Fischer are ideea de a produce bile de mărime egală cu ajutorul
unor maşini, aceasta fiind punctul de plecare către o nouă industrie. Producţia
modernă de rulmenţi este atribuită suedezului Sven Wingquist de la SKF, care în
anul 1907 a pus bazele producţiei bazate pe ideea de interschimbabilitate. Henry
Timken a brevetat în anul 1989 rulmentul cu role conice, compania care îi poartă
numele fiind şi astăzi, după aproape un secol, printre marii producători de
rulmenţi. Această cronologie sugerează dinamica unui sector industrial fără de
care nu se pot imagina astăzi sistemele tehnice, de la sisteme gigant de prelucrare a
materiilor prime, la maşini-unelte, maşini de transport, până la bunuri
electrocasnice, aparate şi jucării, toate acestea conţinând rulmenţi. Cifra de afaceri a
primilor mari producători de rulmenţi (SKF, Timken, Schaeffler Group, NSK,
NTN) depăşea 20 de miliarde de dolari în 2005.
Rulmenţii sunt indispensabili astăzi în sistemele tehnice iar funcţionarea lor
este esenţială în estimarea durabilităţii şi fiabilităţii acestora, în creşterea performanţelor,
asociate cu un cu consum energetic redus. Cercetările experimentale în
domeniu promovează creşterea duratei de utilizare, a sarcinilor contactului de
rostogolire, posibilităţi de reciclare a materialelor şi a rulmenţilor deterioraţi,
utilizarea cu responsabi-litate a materiilor prime, rezultând materiale din ce în ce
mai performante şi soluţii de proiectare şi execuţie, optimizate şi specializate.
Proiectantul şi inginerul de mentenanţă trebuie însă să cunoască bine
avantajele şi dezavantajele introducerii rulmenţilor ca lagăre în sistemele tehnice:
- momentul de frecare la pornire este mic şi apropiat de valoarea celui din
exploatare în regim normal; coeficientul de frecare este cuprins în intervalul
µ=0,001...0,01 [328, 333, 337];
- ungerea este simplă; rulmenţii necesită cantităţi mai mici de ulei sau
unsoare; există şi rulmenţi capsulaţi, care se livrează cu unsoare încorporată şi care
asigură ungerea pe toată durata de viaţă estimată, dacă nu se depăşesc parametrii
normali de lucru, în special temperatura;
- la acelaşi diametru, lagărul cu rulmenţi are un gabarit radial mai mare dar
cel axial este mai mic, comparativ cu un lagăr de alunecare;

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
157
- cu excepţia rulmenţilor cu ace, sarcina preluată poate fi combinată, radială
şi axială (între anumite limite ale raportului dintre ele), pe când lagărele de
alunecare sunt fie radiale, fie axiale şi apariţia unei sarcini pe altă direcţie decât cea
proiectată duce la uzură excesivă, întreruperea regimului optim de lucru, chiar
gripare;
- rulmenţii îşi „anunţă“ căderea prin creşterea zgomotului şi a vibraţiilor, pe
când lagărele de alunecare sunt mai dificil de monitorizat, pot avea o
cădere/deteriorare bruscă, fără „simptom” clar;
- există o gamă largă de tipuri şi dimensiuni, marea majoritate sunt standardizaţi
(excepţie facând cei pentru aplicaţii speciale) şi, deci, sunt interschimbabili,
sunt uşor de comandat şi de montat într-un ansamblu [328, 333, 337];
- se montează şi se demontează uşor, dar necesită uneori dispozitive
speciale, pentru încălzirea rulmenţilor sau pentru montarea prin presare;
- asigură o precizie bună a arborelui: unii pot prelua unele nealinieri sau
dezaxări unghiulare; se pot monta pretensionaţi, asigurând rigiditate şi precizie,
mai ales la maşini-unelte;
- arborele cu rezemare pe rulmenţi poate avea orice poziţie în spaţiu;
- sunt sensibili la impurităţi (praf, aşchii metalice, agenţi chimici); odată
„impurificaţi” (sau contaminaţi), durata lor de viaţă scade drastic; lagărele de
alunecare nu suferă de această „boală” deoarece particulele străine fie sunt
înglobate în cuzinet, fie sunt spălate de lubrifiant;
- rulmenţii sunt zgomotoşi chiar în condiţii normale de exploatare;
- distrugerea prin oboseală apare indiferent de cât de „îngrijit” este lagărul;
- au rezistenţă scăzută la şocuri şi vibraţii.
Căderea unui rulment într-un ansamblu provoacă, de cele mai multe ori,
întreruperea funcţionării lui, fiind necesare demontarea şi schimbarea rulmentului,
a lubrifian-tului şi garniturilor aferente, ceea ce înseamnă mult timp de staţionare a
utilajului, cheltuieli cu piesele de schimb etc.
De multe ori, pe baza „urmelor” lăsate de avarie, se pot determina cauzele ei
şi se pot da soluţii. Un bun specialist pune accent pe analiza unor parametri în
funcţionare: zgomot, vibraţii [301, 333], momentul real de torsiune, expunerea la
contaminanţi, temperatura de lucru dar şi temperaturi extreme, etc.
Cunoaşterea şi diagnosticarea corectă a deteriorărilor rulmenţilor are o
importanţă deosebită în industrie [18, 30]. Este evident că aceste deteriorări sunt de
natură tri-bologică pentru că scopul rulmenţilor este de a se mişca „mai repede,
mai mult...”. Deşi această lucrare are în vedere în principal deteriorările în funcţionare,
sunt discutate şi deteriorări provocate de manipulare, montare, soluţii de
proiectare neadecvate, pentru că acestea afectează funcţionarea rulmentului şi
trebuie cunoscute în corelaţie cu implicaţiile lor asupra duratei în exploatare.
Fără a face încă o clasificare a acestora, printre cele mai des întâlnite cauze
de cădere a rulmenţilor se numără:
• alegerea greşită a unui rulment, din lipsa informaţiilor asupra solicitărilor
din sistem sau asupra gamei de rulmenţi;
• contaminarea lubrifiantului sau folosirea unui lubrifiant neadecvat;
• avarierea la transport şi la manipulare;

158
Deteriorări în tribosisteme
• abateri prea mari, de poziţie şi/sau de formă ale elementelor sistemului;
• montarea greşită (nerespectarea tuturor condiţiilor cerute în catalog);
• exploatarea incorectă a utilajului care înglobează lagăre cu rulmenţi.
Sunt mai rare greşelile tehnologice (tratament termic şi/sau erori de prelucrare
ale rulmenţilor) [258, 301, 307].
Studiul rulmentului deteriorat duce la înţelegerea mecanismului avariei şi
ajută la eliminarea cauzelor. De exemplu, amprentarea sau brinelarea rezultă în
urma şocurilor sau a asamblării incorecte, când sarcina depăşeşte limita de curgere
a materialului, iar primul simptom este modificarea zgomotului sau a vibraţiilor,
în funcţionare. Subcapitolele următoare vor prezenta mai detaliat alte scenarii de
distrugere a rulmenţilor.
Ruperea sau spargerea unui rulment poate fi cauzată de anularea jocului
intern în rulment, ungerea necorespunzătoare sau o suprasarcină. Înaintea ruperii
apare, de obicei, o frecare intensă şi înmuieri ale materialelor din cauza căldurii
generate. Colivia poate fi prima care să se distrugă, apoi unul dintre inele.
Erorile de aliniere (axiale şi frontale) pot fi cauza apariţiei unei suprasarcini
sau a blocării rolelor. Trebuie făcut calculul rotirilor în lagăr, valorile obţinute
comparându-se cu cele admisibile. O analiză a vibraţiilor în timpul funcţionării ar fi
o soluţie, costul monitorizării acestora fiind din ce în ce mai accesibil.
Când se examinează un rulment spart, cauza principală poate fi ecranată sau
ascunsă chiar de urmările ei. De exemplu, o vâscozitate neadecvată nu înseamnă
întotdeauna un lubrifiant greşit ales; acelaşi simptom poate fi produs de o suprasarcină
(chiar şi termică). Dacă nu se ia în considerare şi această cauză, se pierd
bani şi timp pentru încercarea diferiţilor lubrifianţi.
Un alt motiv este necurăţarea elementelor carcaselor atunci când se montează
sau se înlocuiesc rulmenţii. Indiferent de felul în care au fost păstraţi,
rulmenţii nu se vor despacheta decât înaintea montării şi se vor spăla conform
indicaţiilor date de furnizor.
4.2. O concisă caracterizare a materialelor din rulmenţi
Rulmentul fiind un ansamblu de elemente, trebuie ca materialele acestora,
fiecare în parte, să poată face faţă solicitărilor specifice. Evident solicitările cele mai
mari sunt cele dintre corpurile de rostogolire şi calea de rulare. Dar cum marea majoritate
a rulmenţilor funcţionează cu ungere, şi lubrifiantul trebuie să facă faţă
unor solicitări de presiune şi temperatură. Materialele coliviei şi ale etanşărilor
sunt solicitate în mod diferit, dar deteriorarea lor poate duce la distrugerea rulmentului
ca ansamblu. Cu alte cuvinte, „pachetul” de materiale este important.
Figura 4.1 prezintă sugestiv o hartă a temperaturilor şi tensiunilor într-un contact
circular, aşa cum ar putea exista şi pentru rulmenţi, în condiţii de ungere elastohidrodinamică
[74, 89, 246], pentru a sublinia severitatea condiţiilor de lucru în rulmenţi.
Valoarea tensiunii maxime de contact (numită şi presiune hertziană), p max ,
poate atinge 5...6 GPa în contactele greu solicitate iar tensiunea maximă de
forfecare, τ max, se atinge în substrat în faţa contactului, la adâncimea de

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
159
aproximativ 0,25...0,3b faţă de suprafaţa de contact, b fiind semilăţimea contactului.
Contactul în rulmenţi se caracterizează prin presiuni hertziene mari, transmise
prin pelicula de fluid, justificând într-o oarecare măsură procentul mare al
defectărilor din cauza lubrifierii (50...55%). În acest tribosistem – rulmentul, lubrifiantul
este cel mai „slab” material din contact, vâscozitatea şi stabilitatea compoziţiei
lui fiind puternic afectate de temperatură [1, 211]. În acest capitol vor fi
discutate numai deteriorările elementelor solide ale rulmenţilor (căi de rulare, corpuri
de rostogolire, colivii). Pentru informaţii suplimentare asupra proprietăţilor,
degradărilor şi recomandărilor de selectare a lubrifiantului se vor consulta literatura
de specialitate [196, 257, 281] şi cataloagele firmelor producătoare de rulmenţi.
a) Temperatura lubrifiantului b) Temperatura ariei de contact
c) Distribuţia de tensiuni în substrat
Fig. 4.1. Caracterizarea unui contact punctiform de rostogolire[după 246]
În tabelele 4.1 şi 4.2 sunt trecute în revistă unele materiale destinate fabricării
inelelor şi corpurilor de rostogolire ale rulmenţilor şi câteva proprietăţi, pentru a
sublinia importanţa selectării acestora, diversitatea aplicaţiilor. Solicitările mari la
care sunt supuse corpurile de rostogolire şi căile de rulare în timpul funcţionării au
impus folosirea unor oţeluri speciale pentru rulmenţi, dar se execută rulmenţi şi
din aliaje neferoase, din compozite ceramice mai puţin casante [328, 331].

160
Deteriorări în tribosisteme
Tabelul 4.1. Materiale metalice pentru rulmenţi [355]
Tipul materialului Mărci şi simbolizări Magnetizare Duritate
Oţeluri cu Cr AISI E-52100 (durificabil în Puternic
60…67 HRC
miez)
magnetic
Oţeluri AISI 440C
Puternic
58…65 HRC
inoxidabile
durificabile
magnetic
Oţel inoxidabil AISI 316 sau 302 Uşor magnetic 30 HRC
nedurificabil
Alame 60-70% Cu,
Aproape
75…87 HRB
30-40% Zn
amagnetic
Oţel cu conţinut AISI 1018
Puternic
28 HRC
redus de carbon
magnetic
Aluminiu Aluminiu No. 2017, SAE No. amagnetic 54…72 HRB
26
Aliaj Cu-Be Aliaj cu 1.80…2.05% Be, 60% Aproape
38 HRC Min
(Ni+Co, maxim), rest Cu amagnetic
Carbură de W 93.5…94.5% carbură de
wolfram şi 5.5…6.5%Co
Uşor magnetic 87,5…90,4 HRA
Tabelul 4.2. Materiale plastice pentru rulmenţi (căi de rulare şi corpuri de rostogolire) [355]
Temperatura Absorbţia
Rezistent la Proprietăţi maximă de de apă
utilizare
PTFE
Denumirea
Nylon
Polietilenă
Polipropilenă
Uleiuri, unsori,
coroziune
electrolitică şi
majoritatea
solvenţilor organici
Practic toţi solvenţii
organici, substanţele
puternic caustice, lichidele
criogenice ale rachetelor
(combustibil, oxigen
lichid), acizii concentraţi
Baze, acizi slabi, solvenţi
organici (cu excepţia celor
cloruraţi)
Baze, acizi slabi, solvenţi
organici, până la ~80°C
Rezistenţă mecanică
(oboseală) şi la
abraziune,
coeficient mic de
dilatare, proprietăţi
electrice foarte bune
Rezistenţă
bună la
compresiune
Atacată uşor
de oxiacizi
Atacată uşor
de oxiacizi
182°C.
289°C
şi în domenii
criogenice
Higroscopic,
absoarbe
considerabil
apa
(4…1.5%)
Fără
absorbţie de
apă
(0…0,01%)
80°C Absorbţie
redusă de
apă (0,02%)
160°C Absorbţie
redusă de
apă (0,01%)
Oţelurile pentru rulmenţi se împart în două mari grupe: oţeluri de îmbunătăţire
(de călire) şi oţeluri de cementare. Mărcile se aleg pe baza unor studii
experimentale minuţioase [350, 355]. Un oţel de rulment trebuie să aibă: o
rezistenţă mare la oboseală de contact, duritate mare pe un interval relativ mare de
temperaturi, coeficient de dilatare mic, rezistenţă satisfăcătoare la coroziune (în

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
161
lubrifiant sau în fluid de protecţie). Tabelul 4.3 arată compoziţia, respectiv câteva
caracteristici mecanice tipice pentru oţelurile de rulment.
Tabelul 4.3. Câteva compoziţii şi proprietăţi tipice pentru oţeluri de rulmenţi [355]
Oţel martensitic C Si Mn P S Cr V Mo N
ANSI/ASTM ~ 440C,
EN X40 CrMoVN 16-2,
Chronifer M-17C
0,95
…
1,20
Max
1,00
Max
1,00
Max
0,04
Max
0,03
16,00
…
18,00
- 0,40
…
0,80
-
ANSI/ASTM 420MOD,
EN X105CrMo17
Chronifer M-15 KL
0,35
…
0,50
Max
1,00
Max
1,00
Max
0,015
14,00
…
16,00
14,00
…
16,00
Proprietăţi mecanice
Oţel martensitic
Rm HRC*
[MPa]
ANSI/ASTM ~ 440C, EN X40 CrMoVN 16-2, Chronifer M-17C 700...950 47…64
ANSI/ASTM 420 MOD, EN X105CrMo17, Chronifer M-15 KL 700 32…56
* funcţie de temperatura de revenire
Oţelurile de îmbunătăţire sunt oţeluri slab aliate cu conţinut mare de carbon
(≅1%) şi cu 1,5% Cr; mai conţin Si, Mn, Ni, Mo. Tehnologia de obţinere prevede şi
o afinare a oţelului topit în vid, pentru a reduce mult impurităţile.
Oţelurile de cementare se recomandă pentru rulmenţii de dimensiuni mari,
supuşi la şocuri şi vibraţii: miezul pieselor este tenace, ductil şi căderile accidentale
sunt mai rare. Iată câteva mărci: 20MoCrNi06V, 13CrNi35V, 21MoMnCr12,
15Cr08Mo.
Scopul cercetărilor asupra materialelor destinate contactelor de rostogolire
este îmbunătăţirea finisării structurii şi a proprietăţilor mecanice. S-a demonstrat că
performanţele unui rulment depind în cea mai mare măsură de calitatea
materialelor implicate în realizarea acestuia. Metodele de prelucrare a oţelurilor
(topire inductivă în vid, cu arc electric sau retopire sub zgură) asigură un control
mai bun asupra microstructurii şi compoziţiei oţelurilor de rulmenţi. Aceste
metode au putut să reducă numărul şi mărimea incluziunilor (în special a celor cu
sulf şi fosfor), defectele de volum (micro-pori), conţinutul de oxigen, care
acţionează toate ca nişte concentratori puternici de tensiuni în contactele greu
solicitate, fiind surse de iniţiere a fisurilor de oboseală.
Duritatea inelelor şi a corpurilor de rostogolire atinge, după tratamentul
termic sau termo-chimic, 62±3HRC. La unele mărci, dacă se depăşeşte o temperatură
de lucru de +120°C, apar transformări structurale în fază solidă, care modifică
şi dimensiu-nile şi caracteristicile mecanice. Rulmenţii recomandaţi pentru
temperaturi ridicate sunt supuşi unor tratamente de stabilizare, care însă reduc
duritatea şi scad capacitatea portantă.
Coliviile se execută din tablă de oţel ambutisată, din alamă sau chiar din
materiale plastice (în special poliamidă). Pentru rulmenţii mari coliviile sunt
masive, obţinute prin aşchiere şi asamblate cu nituri. Garniturile rulmenţilor se
execută de obicei din cauciuc sintetic, armat cu ţesături metalice sau fibre şi care
trebuie să reziste la temperaturi înalte şi să fie chimic compatibil cu lubrifianţii
specifici rulmenţilor.
Max
1,50
1,00
…
2,50
0,10
…
0,30

162
Deteriorări în tribosisteme
Tehnologia acoperirilor a pătruns şi în domeniul fabricării rulmenţilor astfel
încât se poate îmbunătăţi rezistenţa la coroziune sau se poate creşte sarcina şi
reduce frecarea în rulmenţii predispuşi la starvare. În aplicaţii speciale, cum ar fi
industria alimentară, rulmenţii (inclusiv lubrifianţii) trebuie să îndeplinească
condiţii suplimentare de netoxicitate şi compatibilitate cu alimentele cu care ar
putea veni în contact.
Dezvoltarea tehnologiei de prelucrare a materialelor pentru rulmenţi a
redus dependenţa durabilităţii contactului de rostogolire de constrângerile
condiţiilor de lucru (în special prin utilizarea lubrifianţilor sintetici), de prezenţa
defectelor şi neuniformităţilor structurale în materialele solide utilizate; acestea din
urmă, deşi în scădere, sunt cauza dominantă a iniţierii deteriorărilor în rulmenţi, a
limitării durabilităţii şi încărcării în aceste tribosisteme [79].
Acoperirile dure pentru contacte de rostogolire (cum ar fi cele pe bază de
TiN, TiC, şi DLC (diamondlike carbon – carbon dur) promit creşterea
performanţelor rulmenţilor şi implicit a sistemelor tehnice, grosimea şi aderenţa pe
substrat a acestor acoperiri fiind parametri critici de performanţă. Datorită
proprietăţilor lor excelente şi a durităţii, acoperirile ceramice (TiN, TiC, NbN, NbC,
ZrN, HfN şi DLC) se bucură de o atenţie deosebită din partea cercetătorilor şi
producătorilor de rulmenţi. Aceste acoperiri sunt produse prin tehnologii de vârf,
cum sunt implantul ionic, acoperirea în arc catodic, depunerile în jet de plasmă,
depunerile de vapori etc., care, pe zi ce trece, devin mai accesibile şi disponibile
pentru producţia de serie. Figura 4.2 prezintă rezultate experimentale ale
cercetărilor asupra creşterii durabilităţii contactului de rostogolire pentru acoperiri
cu TiN, funcţie de oţelul de bază şi de grosimea acoperirii [79], rezultatele fiind
promiţătoare pentru aplicare în producţia de serie.
Fig. 4.2. Influenţa acoperirilor dure cu TiN asupra durabilităţii contactelor de rostogolire.
Pe orizontală sunt materialele testate. Simbolizarea este făcută astfel: marca de oţel (dacă
oţelul este fără acoperire) şi acoperirea / marca de oţel conform ANSI
(grosimea acoperii în µm). [79]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
163
O cauză a „spargerii” prea rapide a rulmenţilor poate fi şi un material
pentru inele şi role, prea casant, deci materialul şi tratamentul termic devin primii
„suspecţi”. Dacă prin analize metalografice nu se poate „învinovăţi” calitatea
iniţială a materialulului, atunci este nevoie de date despre evoluţia în timp a
parametrilor regimului de lucru (sarcină şi viteză) şi despre calitatea montajului,
informaţii despre evoluţia calităţii şi cantităţii de lubrifiant în rulmenţi, dar şi
despre influenţa temperaturii şi regimului de sarcină şi viteză asupra materialelor.
4.3. Criterii de clasificare a deteriorărilor în rulmenţi
Standardul ISO 15243:2004 Rolling bearings--Damage and failures- Terms,
characteristics and causes (Rulmenţi – deteriorări şi defectări, încă neadoptat în România)
a propus clasificarea deteriorărilor în rulmenţi ca în figura 4.2. În următoarele
subcapitole deteriorările rulmenţilor vor fi exemplificate conform acestei clasificări.
Fig. 4.3. Clasificarea distrugerilor în rulmenţi conform ISO 15243:2004 [326]
Un alt criteriu de evaluare a deteriorărilor este cauza care a iniţiat procesele de
distrugere (Fig. 4.4). Statisticile arată că mai puţin de 1% din rulmenţi ating durata de
funcţionare estimată la proiectare din cauza condiţiilor de exploatare. Care sunt
cauzele care provoacă distrugerea rulmenţilor? Graficul a rămas aproape neschimbat
pe un interval de aproximativ 25 de ani ([301] pentru anul 1979, [306] pentru
anul 2004), ceea ce subliniază că, deşi rulmenţii au evoluat (performanţe mai
ridicate, reducerea gabaritului etc., lubrifianţi mai buni, tehnologii de montaj
adecvate dimensiunilor etc.), problemele de deteriorare au rămas aceleaşi:
predomină erorile de mentenanţă, legate de lubrifiere.

164
Deteriorări în tribosisteme
erori tehnologice (material, prelucrare) 1
selectare incorectă (tip, serie, capacitate de bază)
10
defectări în cascadă
5
greşeli de montaj
5
lubrifiere neadecvată
20
lubrifiere insuficientă
15
lubrifiant îmbătrânit
20
contaminare cu particule solide
20
contaminare lichidă
5
0 5 10 15 20
%
25
Fig. 4.4. Cauzele căderilor rulmenţilor, statistică pentru anul 1979 [331]
a) b) c)
d) e) f)
g) h) i)
Fig. 4.5. Defecte ale rulmenţilor în exploatare: a) brinelare din cauza forţei axiale;
b) concentricitate cu toleranţe prea mari; c) neechilibrare; d) supraîncălzire (căile de
rulare îşi schimbă culoarea); e) nealiniere; f) zgârieturi (alezaj prea mic sau arbore prea
mare); g) zgârieturi sau curgeri de material (alezaj prea mare sau arbore prea mic);
h) contaminare; i) brinelare din cauza forţei radiale [2]
Analiza deteriorărilor în rulmenţi urmează aceleaşi etape ca cele recomandate
în Capitolul 1, dar ar trebui acordată o atenţie deosebită „istoriei”
rulmentului: cât şi în ce condiţii a funcţionat acesta şi întregul sistem din care face
parte. O simplă examinare macro a urmelor lăsate pe un rulment deteriorat poate
da indicii asupra procesului de distrugere. Figura 4.5 prezintă o trecere în revistă,
sugestivă a formelor de distrugere a rulmenţilor. Un bun inginer va analiza vizual
rulmentul căzut şi va putea încadra avaria în una din grupele prezentate. În
practică, unele procese de distrugere se pot suprapune, rezultând un efect accelerat

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
165
de deteriorare. O prezentare mai detaliată a formelor şi poziţiilor urmelor de uzură
pe rulmenţi este dată în [319, 333].
În principiu exemplele prezentate în acest subcapitol sunt grupate conform
figura 4.3, în funcţie de mecanismul de distrugere, urmând apoi discuţii referitoare
la cauzele care l-au produs.
Sunt specificate particularităţi ale următoarelor procese de deteriorare în
rulmenţi:
- oboseală,
- oboseală prematură,
- uzură abrazivă,
- fretting,
- distrugeri cauzate de funcţionarea în câmp electric,
- distrugeri cauzate de supraîncălzire.
O ierarhizare a cauzelor distrugerilor din rulmenţi ar include:
- erori tehnologice,
- erori de depozitare şi manipulare,
- erori de montaj,
- erori de selectare (de proiectare),
- condiţii de exploatare (lubrifiere, pierderea jocului intern, suprasarcini
mecanice şi/sau termice, contaminare)
Aceaste clasificări ale distrugerilor rulmenţilor nu sunt atotcuprinzătoare şi
nici restrictive. De exemplu, deşi sunt prezentate explicit câteva distrugeri ale
rulmenţilor datorate unui câmp termic intens, acestea pot fi produse de mediul de
lucru sau de regimul de funcţionare al rulmentului (sarcină, viteză, lubrifiere
nesatisfăcătoare etc.), iar unele aspecte sunt discutate la subcapitolele referitoare la
pierderea jocului intern în rulmenţi, la lubrifiere inadecvată etc.
4.4. Distrugerea prin oboseală a rulmenţilor
Chiar dacă lagărele cu rulmenţi funcţionează conform condiţiilor prevăzute
la proiectare, tot se vor deteriora ca rezultat al procesului de oboseală a straturilor
superficiale ale căilor de rulare şi ale elementelor de rostogolire.
În aceste elemente ale rulmenţilor oboseala poate fi iniţiată de defecte interne
(incluziuni nemetalice) sau de defecte sau discontinuităţi de suprafaţă ( de
exemplu, indentări din cauza contaminării lubrifiantului cu particule solide).
Procesul inevitabil de oboseală, iniţiat în substrat, are o perioadă de incubaţie în
care, deşi solicitarea variabilă există, nu se iniţiază încă fisura. O oboseală
„normală” în rulmenţi poate fi întârziată prin utilizarea unor materiale de calitate
superioară (puritate ridicată, structură uniformă), obţinute prin tehnologii de
elaborare mai costisitoare, dar mai eficace în creşterea rezistenţei la oboselă.
Teoretic oboseala, ca proces iniţiat pe suprafaţă, nu ar trebui să se producă în
condiţiile în care lubrifiantul nu s-ar contamina cu particule solide (etanşare foarte
bună, filtrarea uleiului etc.). În realitate, prima particulă de uzură, detaşată de pe
substrat poate iniţia oboseala de suprafaţă prin mai multe mecanisme: zgâriere –
prin antrenarea acesteia în contact, chiar dacă este mai mică decât grosimea pelicu-

166
Deteriorări în tribosisteme
lei, crearea de concentratori de tensiune – prin fixarea forţată pe una din
suprafeţele în contact.
Fig. 4.6. Oboseală superficială pe o rolă de rulment [301, 307]
Unii specialişti adaugă un proces de modificare a calităţii suprafeţei prin
micro-deformări repetate ale asperităţilor care provoacă o ecruisare în funcţionare
a stratului superficial, pe o adâncime tipică, de sub 10 µm (Fig. 4.6) [307]. Alţii
consideră acest proces ca pe o etapă de iniţiere a oboselii. La nivel macro, începutul
acestui proces este doar o uşoară schimbare a nuanţei culorii suprafeţei, dar
menţinerea condiţiilor de dezvoltare (contact direct pe asperităţi din cauza unui
lubrifiant cu vâscozitate prea mică, starvare) poate duce la agravarea vizibilă a
urmărilor. Este probabil ca forma aceasta de oboseală să apară doar local, fie în
zonele cu solicitare mai mare, fie în zonele în care lubrifiantul ajunge mai greu sau
în cantitate insuficientă. Dacă se poate genera o peliculă de lubrifiant suficient de
groasă şi stabilă de la începutul exploatării rulmentului, procesul poate să nu
apară; dacă a fost iniţiat, poate fi redus considerabil prin schimbarea lubrifiantului
sau prin modificarea condiţiilor de lucru, astfel încât să nu se mai realizeze
deformarea plastică a asperităţilor; problema este că sesizarea acestui tip de
oboseală este mai greu de realizat, iar măsurile recomandate mai sus sunt greu de
aplicat în practică pentru că ar trebui întreruptă funcţionarea sistemului.
Momentul în care apare primul semn al oboselii materialului de-pinde de
sarcină, de calitatea ungerii şi de nu-mărul de cicluri (rotaţii). Figura 4.7 prezintă
evoluţia unui micro-crater provocat de oboseală, pe o cale de rulare a unui rulment
[307, 359].
Fig. 4.7. Faze succesive ale distrugerii prin oboseală (pitting) (detaliu) [307, 359]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
167
Schematic procesul
de detaşare a parti-culelor
din stratul superficial evoluează
ca în figura 4.8.
Particula iniţial desprinsă
este mică, dar procesul de
detaşare a următoarelor
fragmente de material se
extinde rapid pe suprafaţă,
şi din cauza lubrifiantului
care, sub presiunea
determinată de sarcină,
acţionează în sensul lărgirii
fisurii şi detaşării unei particule de uzură din ce în ce mai mari.
Fig. 4.8. Un model de diferenţiere calitativă între pitting şi
spalling [146]. b – semilăţimea contactului
Uzura de oboseală are denumiri particulare în funcţie de aspectul suprafeţei
deteriorate. Pentru rulmenţi sunt des întâlniţi termenii de pitting, spalling, flaking.
Pitting-ul apare ca nişte micro-cratere puţin adânci, adâncimea lor fiind cel
mult aproximativ egală cu a stratului superficial durificat în funcţionare (~10µm).
a) Calea de rulare a inelului interior b) Detaliu
Fig. 4.9. Spalling tipic pe un rulment radial-axial cu role conice [146, 258]
Spalling-ul este caracterizat de micro-cavităţi mai adânci (20 µm...100 µm).
Cercetătorii [146, 258] subliniază că diferenţierea celor două procese este greu de
făcut, doar calitativ fiind de acord că definesc două grade de uzură diferite, pittingul
fiind considerat mai puţin sever decât spalling-ul. De exemplu, Tallian [258] a
definit spalling-ul ca rezultatul oboselii de contact la scară macro, cauzat de
propagarea fisurilor, iar noţiunea de pitting a păstrat-o pentru deteriorarea
suprafeţei din alte cauze decât propagarea fisurilor. Spalling-ul se propagă cel mai
adesea la suprafaţă, monitorizarea rulmentului arătând o creştere a zgomotului şi
vibraţiilor, până la distrugere. Uneori propagarea spalling-ului se face spre
interiorul materialului, rezultând o urmă tipică de rupere prin oboseală (până la
separarea totală) în inelul rulmentului.

168
Deteriorări în tribosisteme
Figurile 4.10...4.12 prezintă urme tipice de oboseală la rulmenţi şi câteva
comentarii privind aspectul, iniţierea şi evoluţia procesului de deteriorare prin
oboseală superficială.
Fig. 4.10. Proces de dezvoltare a spallingului
iniţiat de un defect în substrat (posibil
de la o micro-cutare la formarea sau
tragerea semifabricatului, care deseori
conţine şi oxizi, şi este un concentrator
puternic de tensiune) pe o bilă de rulment.
Presiune hetziană 2,8 GPa [258].
Scenariul deteriorării este de tip oboseală
prematură.
Fig. 4.11. Dezvoltarea spalling-ului pe suprafaţa
inelului interior al unui rulment cu role
conice, iniţiată de un defect în substrat (posibil
incluziunea dură din A, rămasă în masa
oţelului la prelucrare; deşi de dimensiuni
mici, ~3µm, este un puternic concentrator de
tensiuni); presiune hertziană 5 GPa; procesul
de formare a micro-craterului nu este terminat,
particula de uzură este încă ataşată de
substrat dar a suferit un proces de laminare
şi fragmentare în zona detaşată. [258]
a) b)
Fig. 4.12. Spalling cauzat de defecte de suprafaţă [258]. Săgeţile negre indică iniţierea
spalling-ului la indentarea în suprafaţă a unei particule. Cauze probabile: contaminarea
şi/sau scăderea prea drastică a vâscozităţii uleiului din cauza temperaturii. Din informaţiile
furnizate, uleiul mineral a funcţionat la temperatura de 135ºC.
Aşa cum s-a detaliat în Capitolul 2, oboseala apare în orice material solicitat
variabil, dar mecanismul şi aspectul sunt particulare, în funcţie de material şi de
specificul solicitării. Figura 4.13 prezintă o uzură prin exfoliere (spalling) pe bilele
unui rulment radial-axial cu bile pe două rânduri, prelucrat din nitrură de siliciu,
care funcţionează la viteze mari d⋅n=1,2…2⋅10 6 mm⋅rot/min] şi sarcini variabile,

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
169
lubrifiat cu ulei sintetic pentru că temperatura de lucru era ridicată (120...150ºC).
Pentru rulmenţi viteza este evaluată în funcţie un parametru de viteză
d⋅n[mm⋅rot/min], d fiind diametrul interior al rulmentului iar n – turaţia inelului
rotitor. Cauza acestui spalling nu a fost numai oboseala mecanică. Iniţierea s-a
datorat descărcărilor electrice prin rulment, specifice aplicaţiei. Se observă că primul
micro-crater format (cel central şi mai adânc) a dus la generarea în cascadă a
altora în jurul ciupiturii iniţiale. Rezultă că viteza de propagare a deteriorării creşte
mai mult decât liniar [258], fiecare micro-crater generând, la rândul lui, alte câteva.
a) Aspect macro b) Aspect micro
Fig. 4.13. Spalling progresiv pe bilele unui rulment [258]
Un alt exemplu de particule relativ dure, care pot provoca spalling cu iniţiere
la suprafaţă, este dat în figura 4.14a care prezintă o fisură de oboseală (ca fază
iniţială a deteriorării), generată de o incluziune de alumină; în fotografie direcţia de
rostogolire este aproape verticală (vezi urmele de pe suprafeţă). Fisura se dezvoltă
perpendicular pe direcţia de rostogolire [191]. Deşi incluziunea este foarte mică,
sub 3...4 µm, presarea ei în contact a determinat o oboseală prematură. Având în
vedere mărimea particulei, cauza foarte probabilă este pierderea capacităţii
portante a lubrifiantului din cauza scăderii vâscozităţii. Ar trebui înlocuit cu altul,
cu indice de vâscozitate mai mare, care să genereze o peliculă mai groasă, în care
pot fi antrenate particulele de dimensiuni atât de mici, fără urmări atât de grave.
a) Urma lăsată de indentare unei particule dure b) Detaliu
Fig. 4.14. Sursă de iniţiere a oboselii de contact, pe suprafaţă [258]

170
Deteriorări în tribosisteme
Termenul de flaking este utilizat pentru un pitting „mai adânc” [331], pentru
detaşarea de particule de uzură sub forma unor fulgi aplatizaţi sau solzi.
Inginerii asociază acest termen cu apropierea sfârşitului duratei efective de funcţionare
a unui rulment [302].
În figurile 4.15…4.29 sunt date aspecte şi comentarii ale proceselor de
distrugere prin oboseală a rulmenţilor.
Fig. 4.15. Oboseală pe un rulment cu role
conice (inelul interior şi role) [307]
Fig. 4.16. Spalling foarte agresiv, dezvoltat pe
toată suprafaţa de rulare din cauza unei
lubrifieri neadecvate activând sinergic un
câmp termic ridicat [338]
Fig. 4.17. Oboseală prematură provocată de
un şoc, posibil cu prinderea altor particule
solide în contact [302]
a) Inelul interior b) Inelul exterior
Fig. 4.18. Analiza urmelor de spalling pe inelele unui rulment poate ajuta la determinarea
cauzelor: aici – o sarcină axială excesivă. [360]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
171
Fig. 4.19. Bandă cu urme de spalling sever pe o bilă de
rulment, însoţit de urme discontinue de deformare şi
zgâriere: se pare că bila a venit în contact cu muchia
inelului interior al rulmentului radial-axial cu bile, în
funcţio-nare sub sarcină; presiune hertziană 1,4 GPa,
parametrul de viteză d⋅n~10 6 mm⋅rot/min, ungere cu
ulei sintetic la ~120ºC. Cauza probabilă: o eroare de
proiec-tare a formei muchiei interioare a inelului
(înălţime, rază de racordare). [258]
Fig. 4.20. Spalling extins pe o bilă de
rulment: s-a detaşat un strat de grosime
aproape uniformă. Propagarea
deteriorării pe o suprafaţă extinsă
este specifică bilelor şi se datorează
schimbării poziţiei axei de rotaţie a
bilei; probabil iniţierea a fost pe suprafaţă,
având în vedere adâncimea
mică a zonei deteriorate. [258]
Fig. 4.21. Oboseală pe şaiba montată fix
pe arbore şi pe bilele unui rulment axial,
denumită flaking în [309, 310]. Zonele
deteriorate indică o descentrare a sarcinii
verticale. Cauza este foarte probabil o
ungere neadecvată (în funcţionare,
lubrifiantul are vâscozitate prea mică).
c)
a) b)
Fig. 4.22. Rn rulment cu spalling local, dar
sever (oboseală prematură, provocată de
suprasarcini şi/sau lubrifiere
insuficientă). a) inelul interior, b) inelul
exterior, c) bilele aceluiaşi rulment. [360]

172
Deteriorări în tribosisteme
a) inelul interior b) inelul esterior
Fig. 4.23. Rulment oscilant cu role butoi. Aspectul macro al oboselii – tip pitting [258, 332].
Distrugerea suprafeţei a apărut în zonele cu sarcină exterioară maximă, dar se observă că
este uniform repartizată pe direcţia axială a lagărului.
Fig. 4.24. Pitting pe suprafaţa unui inel de rulment, cauzat de o lubrifiere slabă calitativ.
Dacă sarcina nu este mare şi apar şi alunecări, se pot forma şi fisuri superficiale fine. Cum
micro-craterele sunt mici şi multe, la început sunt vizibile doar pete cu nuanţe diferite de gri
faţă de starea iniţială a suprafeţei. Dacă sarcina este mare, lubrifierea neadecvată duce la
creşterea câmpului termic, pot apare micro-curgeri dar mai probabil, fisuri din cauza naturii
mai rigide a oţelului de rulment. Cauzele pot fi: contaminarea cu apă a lubrifiantului,
cantitate prea mică de fluid, creşterea temperaturii în lagăr şi deci scăderea vâscozităţii
uleiului, alunecări temporare datorate condiţiilor de exploatare etc. O asemenea deteriorare
recomandă schimbarea uleiului cu unul cu aditivi EP testaţi în condiţii cât mai apropiate de
aplicaţie, poate chiar o unsoare moale, îmbunătăţirea etanşării sau eliminarea sursei de
contaminare cu apă. [328, 337]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
173
a) Iniţierea procesului, probabil din cauza b) Dezvoltarea mecanismului de exfoliere,
indentării suprafeţei cu o impuritate dură. sub forma unui vârf de săgeată caracteristic
Fig. 4.25. Spalling pe calea de rulare a unui rulment. Suprafaţa degradată este deja oxidată.
Dacă funcţionarea continuă, urmează d etaşări de material în zonele deja fisurate. [338]
Fig. 4.26. Spalling apărut în
zonele cu încărcare maximă.
Poziţionarea deteriorărilor
poate „deconspira” cauza: o
suprasarcină axială mare,
concentrată, nealinieri din
montaj. [309]
a) Inelul interior spart b) Detaliu după o secţiune axială
Fig. 4.27. Rupere iniţiată de oboseală, propagată în planul axial al rulmentului. În final
rulmentul arată ca în a) iar detaliul din b) „dezvăluie” cauza: muchiile uşor rotunjite ale
flancurilor fisurii arată că fisura s-a produs în exploatare şi procesul de propagare al fisurii a
fost caracteristic oboselii în volum a materialului. La demontare fisura s-a extins rapid pe
toată lăţimea lagărului, ca la o rupere fragilă. Cauzele probabile ar fi: o alunecare a
rulmentului în carcasă, un ajustaj greşit ales (cu strângere prea mare – corpurile de
rostogolire pot avea şi alunecare, iar la un şoc sau la o suprasarcină se poate amorsa fisura
de oboseală, ajustaj cu strângere prea mică – inelul se roteşte pe arbore, provocând el însuşi
sarcini cu direcţii variabile), lubrifierea neadecvată, arborele cu abateri prea mari de la
cilindricitate astfel încât strângerea pe inel este neuniformă, frecări nejustificate cu alte piese
vecine. [331]

174
Deteriorări în tribosisteme
Dacă se are în vedere intervalul de timp în funcţionare după care a apărut
oboseala pe rulment, literatura de specialitate deosebeşte:
- aşa-numita oboseală „normală”; teoretic rulmentul ar trebui să fie schimbat
puţin înainte de a-şi epuiza durata de viaţă estimată la proiectare iar uzura de
oboseală nu este foarte vizibilă,
în cazul apariţiei pitting-ului
spre finalul duratei estimate de
funcţionare, acesta ar determina
pe suprafeţe „pete” mai
mate şi doar o uşoară modificare
a topografiei suprafeţei;
monitorizarea rulmentului ar
sesiza o creştere a zgomotului
şi o mărire a amplitunilor vibraţiilor
(Fig. 4.28); cauza principală
este „epuizarea” rezistenţei
la oboseală a materialelor,
prin iniţierea şi propagarea
fisurilor de oboseală şi
formarea micro-craterelor;
Fig. 4.28. Uzură „normală” pe calea de rulare a unui
rulment [307]
- oboseala care ar apare spre finalul duratei estimate de funcţionare a
rulmentului; aspectele pot varia în funcţie de cauzele care au produs-o, de la
deteriorări locale, până la apariţia ei pe întreaga suprafaţă a căilor de rulare (Fig.
4.29) şi pe corpurile de rostogolire; cauza ar fi funcţionarea lagărului în condiţii
mai severe decât cele estimate la proiectare; pe baza analizei mărimii, poziţionării
şi aspectului zonelor deteriorate se pot recomanda modificări ale soluţiilor
constructive (schimbarea seriei, a jocului şi a ajustajelor rulmentului, o etanşare
mai eficientă etc.), ale soluţiei de ungere lubrifierii (calitatea şi cantitatea
lubrifiantului), măsuri de mentenanţă preventivă (în special pentru reducerea
contaminării, creşterea eficacităţii sistemului de răcire a lubrifiantului) şi măsuri de
limitare, într-un interval mai strâns, a parametrilor procesului (reducerea
probabilităţii de apariţie a suprasarcinilor, a şocurilor, a funcţionării cu accelerări şi
decelerări mari şi dese ale maşinilor etc.);
Fig. 4.29. Aspectul macro al fazelor succesive pe un inel interior distrus prin oboseală de
contact (pitting) [301]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
175
- oboseala prematură; apare rapid, imediat după montare sau după o perioadă
relativ scurtă de funcţionare (unii specialişti o estimează la 1/10 din durata
estimată de funcţionare, dar nu există o regulă). Cauzele pot fi multiple: de la cele
privind selectarea rulmentului, la cele de depozitare, de montaj, până existenţa
unor abateri mari ale parametrilor de funcţionare a sistemului, întreruperea
accidentală a lubrifierii etc. Două exemple de suprafeţe deteriorate prematur sunt
date în figurile 4.30 şi 4.31.
Chiar dacă prima particulă desprinsă este relativ mică, tensiunile mari de la
marginea craterului format şi alte fragmente antrenate în contact de către
lubrifiant, determină mărirea zonei deteriorate. Apariţia acestui proces se face
simţită prin creşterea zgomotului şi a vibraţiilor în zona rulmentului în proces de
deteriorare. Analiza defectărilor rulmenţilor cu ajutorul monitorizării şi
interpretării informaţiilor despre vibraţiile şi zgomotul în exploatare nu fac
obiectul acestei lucrări.
Fig. 4.30. Pitting prematur, local. Cauza: o eroare de montaj şi/sau o tensionare excesivă a
inelului pe arbore sau în carcasă, abateri de la cilindricitate, urmate de anularea jocului
intern şi creşterea locală a presiunii hertziene [301]
a) Vedere a inelului inetrior b) Detaliu
Fig. 4.31. Pitting prematur din cauza nealinierii. Se recunoaşte uşor după forma rugoasă şi
bine localizată, cu adâncituri (cratere) mari, în plus şi după numărul mic de ore de
funcţionare comparativ cu durabilitatea de catalog [338]

176
Deteriorări în tribosisteme
4.5. Uzura de adeziune în rulmenţi
Condiţiile care favorizează apariţia de adeziune (sau adezivă) în rulmenţi
sunt:
- suprapunerea unei mişcări forţate de alunecare din cauze diverse
(anularea jocului etc.),
- lubrifierea nesatisfăcătoare, care permite contactul direct al asperităţilor,
sarcinile fiind mari, pot apărea chiar micro-suduri,
- câmpul termic intens, care reduce drastic vâscozitatea lubrifiantului,
- vibraţiile,
- contaminarea cu particule relativ moi, care pot adera pe suprafeţele în
contact, se ecruisează la intrarea repetată în contact şi împiedică formarea peliculei,
- combinaţii ale variantelor de mai sus.
În rulmenţi, deoarece materialele căilor de rulare şi ale corpurilor de rostogolire
au proprietăţi similare, uzura de adeziune, dacă s-a iniţiat, se va observa pe
toate suprafeţele contactului (pe corpurile de rostogolire, pe căile de rulare, pe
colivii, pe umerii de reazem etc.). Particulele de uzură, detaşate din materialele
coliviilor, pot apoi să adere pe suprafeţele contactului.
Teorii mai recente asupra uzurii de adeziune presupun că adeziunea este
favorizată de un câmp termic concentrat, cu gradienţi mari, astfel încât local există
un micro-volum de material dilatat mai mult decât zonele înconjurătoare. Astfe se
creează o „asperitate” sau o micro-bombare care suplimentează încărcarea pe
asperităţile direct solicitate, grăbind micro-sudarea. În plus, creşterea temperaturii
înrăutăţeşte proprietăţile materialelor în contact, în unele oţeluri de rulment
ducând chiar la transformări în fază solidă, rezultând structuri mai slabe mecanic,
deci mai predispuse la sudare.
În general, dacă rulmentul funcţionează în condiţiile prevăzute la proiectare
şi a fost corect selectat, uzura de adeziune nu ar trebui să se dezvolte.
Pentru rulmenţi există denumiri consacrate pentru uzura de adeziune:
galling-ul pentru uzură severă (termen mai rar utilizat la rulmenţi), smearing-ul
sau scuffing-ul [258] şi scoring-ul. Prin exemplele următoare se încearcă familiarizarea
specialistului cu aspecte tipice de uzură adezivă în rulmenţi şi posibile
scenarii de apariţie a acesteia. Dată fiind mulţimea parametrilor implicaţi în
funcţionarea unui rulment, sunt greu de găsit situaţii perfect identice. Doar după o
analiză atentă se poate reconstitui succesiunea etapelor şi se pot recunoaşte cauzele
de apariţie a uzurii de adeziune.
În rulmenţi procesele de adeziune, indiferent de cauza iniţială, se dezvoltă
în cascadă, accelerându-se reciproc şi rapid, fără a putea fi întrerupte, chiar dacă se
revine la condiţii normale de funcţionare. La nivel micro aspectul uzurii de
adeziune pe rulmenţi este uşor de recunoscut (Fig. 4.32 a şi b):
a) smearing pe şaiba unui rulment axial cu role cilindrice; chiar dacă rulmentul
este supus unor condiţii normale de exploatare (aşa cum au fost estimate la
proiectarea sistemului şi selectarea rulmentului), între calea de rulare, care are o
viteză de rotaţie proporţională cu dis-tanţa faţă de axa de rotaţie, şi rola cilindrică
(a cărei viteză periferică este constantă datorită formei geometrice) există
alunecare. De-a lungul generatoarei rolei există un punct caracterizat numai prin

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
177
b) Parametrul de viteză:
d⋅n=1,5.10 5 mm⋅rot/min, p max =2 GPa,
lubrifiere cu ulei mineral, la ~100ºC
a) Parametru de viteză:
d⋅n=1,8.10 5 mm⋅rot/min,
lubrifiere cu ulei sintetic la ~38ºC
Fig. 4.32. Smearing pe suprafaţa de contact a
unui rulment [258]
rostogolire, dar spre exteriorul rulmentului
pot apărea viteze de alunecare
semnificative. Se observă materialul
transferat pe zona unei urme de uzură
abrazivă, materialul suprafeţei fiind
deformat plastic dar şi micro-fisurat.
Statistic, netezirea sau „aplatizarea”
acestei urme de uzură combinată este
posibilă, dacă regimul de lucru nu mai
este sever (sarcină şi regim termic, mai
reduse). Dar situaţia poate evolua şi
spre o deteriorare severă deoarece noua
topografie distruge pelicula de lubrifiant,
favorizând apariţia de noi puncte
de micro-sudură, curgerea plastică şi
detaşarea de particule de uzură. Rezultă
un câmp termic cu valori ridicate, care,
sinergic, accelerează procesul de uzură.
Este mai probabil al doilea scenariu.
Toate aceste modificări ale suprafeţei
constituie surse de amorsare a unui
spalling prematur, extins. Liniile fine pe
diagonala fotografiei sunt urmele de
prelucrare a suprafeţei. Micro-volumele
aderate au direcţia liniilor desenate cu
culoare neagră (peste fotografie).
b) Smearing pe un inelul interior
al unui rulment radial cu role cilindrice:
un detaliu al micro-volumelor aderate şi
apoi laminate în contact. Acestea suferă
şi un proces de ecruisare puternică,
„benzile” formate devenind casante şi
surse de particule dure de uzură. Se pot
observa fisurile fine de pe materialul
aderat şi laminat din partea stângă a
fotografiei. Deşi funcţionarea rulmenţilor
din cele două exemple se caracterizează
prin valori apropiate ale produselor
d⋅n[mm⋅rot/min], temperatura
diferă cu ~60ºC, ceea ce ar explica existenţa
curgerii plastice în primul caz şi
fragilizarea depunerilor în cel de-al
doilea. Procesul, odată declanşat, va fi
însoţit şi de alte forme de uzură
(abrazivă, de oboseală etc.).

178
Deteriorări în tribosisteme
Aspectul macro al smearing-ului este prezentat în figurile 4.33 şi 4.34b. Rulmentul
din figura 4.33 s-a deteriorat din cauza contactului direct şi a dezvoltării uzurii
adezive. Neexistând decât rostogolire sau cel mult o componentă mică de alunecare,
micro-volumele de material, după ce au aderat, sunt smulse de pe suprafeţe. Se
observă că procesul este sever pe calea de rulare superi-oară, ceea ce indică că aici
lubrifiantul a fost ineficient (de exemplu,
rulmentul este montat în car-casă,
cu ungere din baie, prin barbotare; calea
de rulare dinspre baia de ulei va fi mai
bine lubrifiată, iar pe următoarea, mai
îndepărtată şi greu accesibilă, uleiul
ajunge în cantităţi mai mici şi este mai
dificil de răcit). Cauzele probabile ar fi:
vâscozitatea neadecvată a lubrifiantului
(prea mică), fie pentru că a fost ales
greşit, fie că este utilizat la o
temperatură prea mare, suprasarcini
repetate sau/şi creşterea excesivă a
vitezei, anularea jocului intern, sau de
cele mai multe ori combi-naţii ale
acestora. Chiar şi o creştere cu 5…6ºC a
temperaturii instantanee în contact,
poate contribui la distrugerea peliculei
de lubrifiant prin scăderea vâscozităţii.
La rulmenţi principala cauză a
proceselor de distrugere prin adeziune
(smearing, sco-ring) este lubrifierea
nesatisfă-cătoare. Cum se ajunge la
ungere insuficientă sau neadecvată se Fig. 4.33. Uzură adezivă pe un rulment [340]
va discuta în subcapitolul 4.8.
Smearing-ul este favorizat de iniţierea şi întreţinerea unei mişcări suplimentare
de alunecare. În rulmenţi, în funcţie de soluţia lor constructivă, există zone în care
alunecarea este prezentă, cum ar fi: capetele rolelor cilindrice sau butoi, zona de contact
dintre suprafeţele laterale ale rolelor şi suprafeţele de ghidare ale coliviilor sau ale
umerilor laterali ale inelelor. Apariţia unei suprasarcini axiale poate provoca smearing
pe aceste suprafeţe chiar în rulmenţi care, prin soluţia constructivă pot prelua o anumită
sarcină axială (rulmenţi cu role conice, cu role butoi sau rulmenţi cu role cilindrice
cu colivii sau umeri laterali de reazem) [340, 309]. Urmele de aderenţă au direcţia mişcării
de alunecare şi au orientări înclinate faţă de direcţia de rostogolire a corpurilor.
Dacă jocul în rulment este prea mare, există o probabilitate foarte mare ca
unele corpuri de rostogolire să fie nu fie în contact cu ambele căi de rulare. Unul din
inele are viteza unghiulară a elementului pe care a fost montat, celălalt fiind fix sau
având altă viteză unghiulară. Lipsa contactului direct între rolă şi una sau ambele căi
de rulare face ca rola să nu fie antrenată (rostogolită) atunci când se deplasează în zona
neîncărcată a rulmentului, având o mişcare oarecum încetinită.

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
179
a) Smearing pe suprafaţa
unei role butoi a unui
rulment oscilant
b) Suprafaţa frontală a unei role
cilindrice, cu urme de smearing
cauzat de sarcina axială prea mare
şi de o lubrifiere neadecvată
Fig. 4.34. Smearing [307, 312, 319]
c) Aspectul umărului de
ghidare al rolei din b),
atribuit aceloraşi cauze
Când revine în zona încărcată aceasta
este puternic accelerată; această
accelerare prea rapidă a corpurilor de
rostogolire determină alunecări
relative care modifică condiţiile
contactului: apar suprasarcini, un
gradient mare de viteză, rezultând o
întrerupere parţială a peliculei de
lubrifiant. Urmele de uzură sunt mai
vizibile în zonele caracterizate prin
rostogolire cu alunecare (Fig. 4.35), în
care lubrifiantul nu este eficient.
Când rolele intră din nou în zona
încărcată a rulmentului, sunt supuse
unei acceleraţii. Rezultă o scădere a
vâscozităţii fluidului sau o dispariţie
locală a peliculei de lubrifiant.
Soluţiile ar include: un alt lubrifiant
(mai vâscos şi cu indice de
vâscozitate mai bun, cu aditivi EP),
reducerea jocului intern în rulment,
pentru a nu avea acceleraţii generate
de lipsa contactului [39].
La rulmenţii axiali, acest tip
de deteriorare este mai rar întâlnit,
datorându-se forţelor centrifuge
mari care apar pe corpurile de
rostogolire şi le forţează să se abată
de la traiectoria circulară de pe
Fig. 4.35. Urme de uzură (aderenţă şi zgîriere) spre
extremităţile căii de rulare din cauza existenţei
alunecării între role şi calea lor de rulare şi a unui
lubriant ineficient [307]
Fig. 4.36. Urmele de uzură indică tendinţa bilelor
de a se îndepărta de centrul de rotaţie, sub
acţiunea forţei centrifuge [307]

180
Deteriorări în tribosisteme
calea de rulare (Fig. 4.36). Urmele diagonale de uzură adezivă sunt caracteristice
rulmenţilor axiali cu bile, la viteze unghiulare mari. Uzura poate fi redusă prin
pretensionarea rulmenţilor cu arcuri, astfel încât să se aplice o sarcina axială minim
recomandată [39].
Alte cauze care produc smearing sunt:
- o pretensionare prea puternică,
- nealinieri care concentrează sarcina astfel încât pelicula de lubrifiant se
distruge,
- abateri de concentricitate, paralelism ale arborilor şi carcasei, astfel încât
corpurile de rostogolire (role butoi, conice sau cilindrice) au o mişcare cu
componentă de alunecare.
Aspectul macro include şi colorarea rolelor şi a suprafeţelor de rulare,
pentru că local temperatura putând afecta structura iniţială a oţelurilor de rulment.
În CD-ul ataşat la sfârşitul cărţii se pot observa culorile de revenire de pe rulmenţii
care au urme de uzură de adeziune. Micro-craterele formate prin smulgerea şi/sau
forfecarea micro-sudurilor sunt defecte de suprafaţă care iniţiază şi accelerează
oboseala. În figura 4.37a se observă atât urmele de smearing, cât şi cele cauzate de
o oboseală prematură, dar şi culorile tipice după menţinerea unui câmp termic
neuniform, cu valori ridicate, iar în c) se observă doar nuanţe diverse de culoare,
indicând neuniformitatea distribuţiei de temperaturi.
a) b) c)
Fig. 4.37. Un proces mixt de deteriorare: adeziune, urmată sau simultană cu dezvoltarea
unei oboseli premature din cauza alunecării rolelor (condiţii de lucru: viteze mici, sarcini
mari şi o peliculă de lubrifiant prea subţire şi/sau discontinuă) [324]
4.6. Supraîncălzirea
Cauzele supraîncălzirii unui rulment pot fi: temperatura mediului, lipsa
lubrifiantului, o suprasarcină continuă, încălzirea exagerată la montaj, cu
deformare puternică, care în funcţionare împiedică formarea peliculei de ungere.
Supraîncălzirea poate avea drept cauză şi un lubrifiant în cantitate prea mare, mai
ales când este vorba despre unsoare. Datorită structurii şi proprietăţilor

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
181
constituenţilor, oţelurile pentru rulmenţi sunt sensibile la variaţii ciclice de
temperatură, cu gradient mare. Distrugerea poate avea diverse aspecte, de la
curgerea materialului, până la fisurarea pe întregul rulment, sau ambele,
depinzând de dinamica câmpului termic.
Când inelul unui rulment alunecă în carcasă sau pe arbore, frecarea de
alunecare produce un câmp termic cu valori ridicate, provocând fisurarea inelului.
a) Pete de supraîncălzire pe inelul exterior b) Fisuri de supraîncălzire şi urme de
coroziune pe alezajul unui inel interior
Fig. 4.38. Aspect tipic al supraîncălzirii unui rulment [332]
Fig. 4.39. Fisuri provocate de
câmpul termic cu valori foarte
mari. Creşterea temperaturii a
determinat fisurarea inelului
exterior al rulmentului (pe
suprafaţa frontală). [332]

182
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 4.40. Rotirea relativă a inelului exterior la suprasarcină sau din cauza unui alezaj
incorect ales, provoacă frecare intensă, câmp termic de valori ridicate şi produce o uzură de
adeziune, cu exfolieri, accelerată de vibraţii şi de temperatură [307]
Cât de distrugător poate fi un proces de supraîncălzire se poate vedea în
figura 4.41: rulmentul unei roţi din trenul de aterizare al unui avion s-a distrus din
cauza condiţiilor severe de la decolare şi aterizare iar frecarea intensă a provocat
supraîncălzirea şi curgerea materialului; pe inelul exterior, şi el sever distrus prin
supraîncălzire, se pot observa urme de uzură de adeziune (raportul de analiză o
numeşte scoring sau galling), dezvoltate pe parcursul distrugerii. Cauza şi
mecanismul iniţial, care au dus la această distrugere, nu au putut fi observate din
cauza gradului sever de distrugere a rulmentului [356].
a) Inelul interior b) Inelul exterior
Fig. 4.41. Rulmentul exterior al unei roţi din trenul de aterizare al unui avion, după
distrugere (ungere cu unsoare) [356]
Figura 4.42 prezintă informativ intervalul temperaturii de lucru, recomandat
pentru oţeluri de rulment. Este vorba de temperatura exterioară a
rulmentului în funcţionare, nu este vorba de temperatura instantanee în contact,
care poate fi mai mare [338].

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
183
Fig. 4.42. Temperatura de lucru a rulmenţilor în funcţie de materialul
inelelor şi corpurilor de rostogolire [338]
4.7. Uzura abrazivă în rulmenţi
Uzura abrazivă poate fi cauzată direct de contaminanţii solizi din lubrifiant
sau proveniţi din mediul în care funcţionează rulmentul. În aceste cazuri trebuie
acordată atenţie sistemului de filtrare a lubrifiantului şi a mediului, şi/sau soluţiei
pentru etanşarea lagărului cu rulmenţi. De multe ori selectarea unei etanşări mai
potrivite aplicaţiei, chiar dacă este mai scumpă, nu egalează costul rulmentului
care ar trebui să fie înlocuit destul de rapid, după distrugere prin abraziune.
De cele mai multe ori, dacă se evită contaminarea lagărului din afară sau pe
calea lubrifiantului, uzura abrazivă este o consecinţă a detaşării particulelor dure
de pe inelele şi corpurile de rostogolire, ca rezultat al pitting-ului, al coroziunii sau
al unui proces combinat.
Trebuie verificat dacă rulmentul este corect demagnetizat după încălzire
prin inducţie (procedeu recomandat la montaj) pentru că un rulment magnetizat
tinde să colecteze particulele de oţel, existente deja în lubrifiant sau desprinse în
faze incipiente de uzură.
La lagărele de alunecare viteza uzurii abrazive este considerată constantă, cu
creştere doar spre finalul duratei de viaţă a lagărului. În rulmenţi, uzura abrazivă
are un caracter progresiv deoarece dezvoltarea acesteia depinde de numărul şi
mărimea particulelor de uzură. Cum aceste două caracteristici au o tendinţă de
creştere mai mult decât liniară şi uzura va fi accelerată în timp. Procesul abraziv în
rulmenţi are două surse: contaminanţii solizi şi particulele de uzură detaşate prin
orice proces (oboseală, abraziune, distrugere la trecerea unui curent electric etc.).
Figurile 4.43...4.46 prezintă rulmenţi deterioraţi prin abraziune.

184
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 4.43. Particulele de uzură, din cauza
prinderii lor în contact, sunt presate, apoi
reantrenate pe suprafaţa de rulare [39, 307]
Fig. 4.44. Urma unei particule abrazive pe
calea de rulare [39, 307]
b)
a)
Fig. 4.45. Distrugeri abrazive pe
timpul transportului pe inelul
exterior (a) şi pe rolele butoi (b) ale
aceluiaşi rulment[331]
Fig. 4.46. Urmele de uzură
abrazivă sunt vizibile în zona
încărcată a rolelor. Culoarea
se datorează acţiunii lubrifiantului
pe suprafaţa de rulare
(aici, o unsoare). [340]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
185
4.8. Deformări plastice
Aşa cum se vede din figura 4.47, deformările plastice în rulmenţi pot apărea
la indentare sau la suprasarcină, câmpul de tensiuni şi de temperaturi fiind atât de
mare încât determină deformarea plastică a elementelor rulmentului. Trebuie
subliniat că o singură deformare provoacă după aceea o „avalanşă” de alte
deformări, ducând rapid la distrugere.
Distrugerea prin brinelare.
Brinelarea constă în deformarea
permanentă, plastică
a căii de rulare. Când următoarea
rolă trece peste această
amprentă, va apărea un alt şoc,
rezultând, foarte probabil, o
altă amprentă, lângă cea
precedentă. Brinelarea este
sesizabilă în funcţionare după
zgomotul anormal. În timp,
zona brinelată poate deveni nucleul
unei distrugeri premature.
Fig. 4.47. Brinelare pe inelul interior al unui rulment
Brinelarea căii de rulare
cu role conice pe două rânduri [319, 332]
din figura 4.47 [319, 332] a fost
cauzată de impactul unei role; avaria s-a produs în timpul montajului, dar ea poate
apărea şi după un şoc mecanic în funcţionare.
Presarea inelului interior pe arbore prin aplicarea unei forţe localizate sau a
unui şoc pe inelul exterior va produce indentări (deformări plastice) ale corpurilor
de rostogolire pe căile de rulare (Fig. 4.48). Atât nealinierea, cât şi un şoc puternic
pot provoca deformări plastice şi, dacă rulmentul va funcţiona în continuare, poate
apărea scoring-ul pe capetele rolelor şi marginea căii de rulare (Fig. 4.48b).
Mecanismele de deformare şi de adeziune produc distrugerea suprafeţei deoarece
rezultatele lor sunt concentratori puternici de tensiune, care reduc substanţial
durata de viaţă a rulmentului sau chiar îl distrug prin spargere şi/sau blocare.
a) Inelul exterior b) Inelul exterior
Fig. 4.48. Deformări plastice la impact pe rulmenţi oscilanţi cu bile [319]

186
Deteriorări în tribosisteme
Indentările, fie că se produc la montaj, fie în exploatare, determină modificarea
geometriei şi a topografiei suprafeţelor în contact, creând concentratori locali
de tensiuni, neuniformităţi şi/sau discontinuităţi ale peliculei de lubrifiant. În zona
deformaţiilor plastice este puţin probabil să se formeze o peliculă continuă de
fluid, având în vedere că ordinul de mărime al deformărilor poate fi mai mare
decât cel al peliculei (aceasta având câţiva microni, rar zeci, iar deformarea fiind
vizibilă, de ordinul milimetrilor) Figura 4.49 prezintă: a) aspectul macro al unei
zone brinelate, săgeata indicând prima zonă deformată, iar b) şi c) detalii ale
acesteia: prima zonă e doar deformată plastic, dar în cea de-a doua deformaţia a
fost atât de mare încât au apărut fisuri tipice contactului hertzian – la exteriorul
contactului, din cauza tensiunilor mari de tracţiune [128].
a) aspect macro b) deformare plastică c) deformare plastică
şi fisuri
Fig. 4.49. Brinelare
Brinelarea nu trebuie confundată cu brinelarea falsă. Deşi aspectul macro al
acesteia din urmă poate fi, la prima vedere, similar, la o analiză mai atentă materialul
rulmentului nu este deformat, ci detaşat. Exemple de brinelare falsă sunt
date în subcapitolul care include deteriorări cauzate de regimul de lucru (§ 4.12.5).
4.9. Coroziunea şi tribocoroziunea
Pentru a identifica cauzele coroziunii în rulmenţi ar trebui ştiut când şi de ce
a apărut acest proces de degradare. Momentul declanşării coroziunii poate fi la

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
187
ambalare, la depozitare, la montare, şi, bineînţeles în funcţionare (cu două aspecte
– în timpul staţionării sau al funcţionării rulmentului).
Dacă în funcţionare nu apar anomalii faţă de regimul estimat la proiectare,
coroziunea nu ar trebui să fie cauza degradării rulmentului, ci oboseala, şi aceasta
să apară după o durată de funcţionare apropiată cu cea estimată.
Aspectele coroziunii la rulmenţi pot fi foarte diferite, fiind influenţate de
mulţi factori, printre care cei mai importanţi sunt: lipsa sau calitatea slabă a
protecţiei la depozitare, un regim termic de valori ridicate, asociat cu un lubrifiant
neadecvat (cu constituienţi agresiv chimic pentru materialele din rulment), agenţi
agresivi chimic din mediul în care funcţionează rulmentul (în special apa).
Se asociază termenul de coroziune în cazul dezvoltării procesului în rulmenţii
staţionari, iar cel de tribocoroziune – celor în funcţionare. De ce se face
distincţie între cele două procese? În fond sunt caracterizate prin reacţii chimice
care distrug materialele rulmentului. Pentru că şi condiţiile, şi propagarea procesului
diferă în cele două situaţii. La depozitare şi în staţionare procesul este mai
mult influenţat de lipsa protecţiei rulmentului (calitatea slabă a fluidului de protecţie
la depozitare sau lipsa unei pelicule protectoare pe unele suprafeţe ale rulmentului,
adică o slabă udare a suprafeţei de către agentul de protecţie). În funcţionare
tensiunile mecanice mari, mai ales cele de forfecare din fluid şi/sau câmpul termic
de valori ridicate generează mecanisme mai accelerate de coroziune.
În acest subcapitol sunt prezentate mai mult aspectele macro ale coroziunii
în rulmenţi.
Fig. 4.50. Coroziune punctiformă. Pe toată calea de rulare a inelului exterior al rulmentului
se văd numeroase puncte corodate. Oricare dintre ele poate fi o sursă de amorsare a unei
fisuri, a unei desprinderi de material şi rulmentul se va distruge rapid. [40]
Câteodată, în literatura de limbă engleză există termeni care pot deruta un
cititor mai puţin avizat. Uneori coroziunea este numită „pitting corrosion” (Fig.
4.50); nu implică deteriorări prin oboseală, ci numai subliniază aspectul, în puncte
izolate, al coroziunii: la o examinare vizuală „ciupiturile” de coroziune se pot
deosebi rapid de cele prin oboseală, prin diferenţa de culoare care demonstrează
existenţa produselor de reacţie (în special oxizi metalici, dar şi produşi rezultaţi din
reacţia unor compuşi obţinuţi la degradarea termică şi mecanică a lubrifiantului cu
materialele cu care vin în contact).

188
Deteriorări în tribosisteme
Chiar dacă se elimină condiţiile care au provocat coroziunea (umezeala dintr-o
secţie, de exemplu) coroziunea este un proces care va avansa în material şi, în final, va
distruge rulmentul destul de repede. La înlocuirea acestuia trebuie bine curaţate
suprafeţele de aşezare, chiar tot sistemul, pentru a nu conţine, chiar în cantităţi mici,
agenţi de iniţiere a reacţiilor chimice. Şi, bineînţeles, se schimbă lubrifiantul. Pentru
rulmenţi este bine să se selecteze lubrifianţi testaţi în condiţii cât mai apropiate cu cele
ale aplicaţiei şi firmele producătoare de rulmenţi recomandă mărci testate de propriile
lor centre de cercetare, chiar şi pentru regimuri severe (temperatură înaltă,
contaminare cu fluide etc.)
Fig. 4.51. Coroziune după depozitare incorectă. Stocarea rulmentului în atmosferă umedă
face ca apa sub formă lichidă sau de vapori, să se infiltreze sub role. Dacă s-ar fi montat
acest rulment, este foarte probabil ca distrugerea să se fi dezvoltat rapid. [40]
Fig. 4.52. Coroziune în timpul
depozităriii. Rulmentul a fost depozitat
în atmosferă umedă, fără o protecţie
adecvată
(unsoare de protecţie, ambalaj rezistent
la umiditate) [40]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
189
Fig. 4.53. Coroziune adâncă. Cauze: apa
şi alte substanţe agresive chimic care au
pă-truns în rulment. Poate urma un
pitting accelerat şi o uzură abrazivă
severă din cauza detaşării materialului
atacat chimic. Soluţii: schimbarea
etanşării şi utilizarea unui lubri-fiant cu
inhibitori de rugină. [40, 301]
Fig. 4.54. Coroziune după funcţionare în mediu
cu umiditate ridicată, pe toate suprafeţele rulmentului.
Soluţie: o etanşare mai bună şi o unsoare
rezistentă la apă, cu aditivi anti-rugină. [40]
Fig. 4.55. Bila şi calea de rulare ale unui rulment puternic corodat, din partea inferioară a
arborelui lent a unui agitator; bilele nu s-au rostogolit, ci au rămas fixate între inele.
Rotirea a avut loc între arbore şi inelul rulmentului, provocând distrugerea reductorului
de acţionare deoarece rulmentul nu mai participă la preluarea nealinierilor specifice
procesului de amestecare. O etanşare mai eficientă ar fi fost o soluţie mult mai ieftină
decât înlocuirea rulmentului şi reductorului de acţionare. [1]

190
Deteriorări în tribosisteme
a) Inelul interior b) Cealaltă jumătate a aceluiaşi inel
Fig. 4.56. Grad diferit de distrugere şi coroziune pe căile de rulare ale unui rulment oscilant
cu role butoi. Având în vedere urmele de coroziune se poate spune că procesul de coroziune
a avut loc când rulmentul era staţionar, intensitatea lui fiind mai mare pe una din căile de
rulare. Cauza probabilă: o atmosferă umedă, o etanşare necorespunzătoare faţă de mediul
exterior (calea de rulare mai corodată este mai apropiată de sursa de umiditate), un
lubrifiant necorespunzător, care nu aderă pe suprafeţe). [40]
Fig. 4.57. Urme adânci de coroziune (ruginire) pe inelul exterior al
unui rulment cu bile. [258]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
191
a) Inelul nerotitor b) O bilă
Fig. 4.58. Aspect macro, tip „pitting”, al coroziunii pe un rulment [360]
4.10. Fretting-ul în rulmenţi
În rulmenţi distrugerea prin fretting poate apărea dacă aceştia funcţionează
(Fig. 4.59, Fig. 4.60) sau staţionează (Fig. 4.61, Fig. 4.62) în sisteme supuse vibraţiilor.
În ceea ce priveşte locul de apariţie, procesul se dezvoltă la contactul dintre
inelele exterioare şi carcase, dintre inelele interioare şi arbori (similar la suprafeţele
de rezemare de la rulmenţii axiali sau axiali-radiali), mai ales dacă există un ajustaj
cu joc, din cauza micilor mişcări oscilatorii care iau naştere când corpurile de rostogolire
trec prin zona încărcată a rulmentului (Fig. 4.63, Fig. 4.64). Distrugerea este
mai severă dacă vibraţiile sunt suprapuse peste un câmp termic cu valori ridicate
(ca în Fig. 4.65). Rezultă că acest proces de deteriorare poate apărea şi după o depozitare
necorespunzătoare (în apropierea unor maşini cu vibraţii şi trepidaţii mari),
rulmentul riscând să se „spargă” de la primele rotaţii dacă totuşi a fost montat cu
urme de fretting. La un transport îndelungat şi trepidant se poate iniţia fretting-ul;
există soluţii de ambalare care elimină tendinţa corpurilor de rostogolire de a se
desprinde şi de a reveni periodic pe calea de rulare, şi care asigură o „pretensionare
de transport”, relativ mică dar eficientă pentru a nu iniţia procesul de deteriorare.
De obicei aceste piese sunt executate din materiale plastice, rezistente în atmosferă,
sub formă de cutii, capace cu autostrângere, inele ondulate care urmăresc
forma corpurilor de rostogolire etc. Preţul lor este semnificativ redus compara-tiv
cu rezultatele utilizării lor. O dată iniţiat, fretting-ul formează concentratori puternici
de tensiune, care grăbesc oboseala stratului superficial (Fig. 4.66, Fig. 4.67).
Problema fretting-ului în rulmenţi are un aspect pe care inginerii de
întreţinere îl consideră mare consumator de resurse financiare şi de timp:
deteriorarea pieselor cu care rulmentul supus procesului de fretting, a venit în
contact (arbori, carcase, bucşe intermediare etc.). Aceste piese sunt scumpe,
recondiţionarea unora este destul de laborioasă din cauza formei complexe şi a
materialelor etc. Dacă un rulment nou va fi montat pe suprafeţe deja distruse prin
fretting, durata lui de funcţionare se reduce drastic. Pentru a sublinia importanţa
recondiţionării sau/şi înlocuirii pieselor deteriorate, sunt date fotografiile din
figura 4.68.

192
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 4.59. Sus: vedere a unui arbore deteriorat;
se poate observa o deformare plastică
a arborelui (poate o greşeală de proiectare
prin alegerea unui material prea moale
pentru arbore sau o suprasarcină/şoc prea
mare în funcţionare, care a permis depăşirea
limitei de curgere a materialului). Zona de
alezare a inelului inerior al rulmentului
prezintă urme de uzură abrazivă ceea ce
înseamnă că inelul s-a rotit pe arbore, iar în
zona umărului şi a suprafeţei de rezemare a
şaibei de strângere se văd urme de fretting,
cu aspectul vălurit dat de vibraţii, când
strângerea este mică. Jos: un detaliu mărit de
aproximativ 10 ori. Evident acest arbore
trebuie înlocuit.
Fig. 4.60. Carcasa şi inelele unui rulment de la o pompă de condensare în vid. Ajustajul în
funcţionare (prea mic) a permis iniţierea şi dezvoltarea frettingului între rulment şi carcasă,
dar şi între rulment şi arbore. Piesele au un grad de deteriorare sever şi trebuie înlocuite sau
recondiţionate. [329]
Pentru un nespecialist aspectul macro al fretting-ului poate fi asociat cu
coroziunea. Având în vedere descrierea mecanismului de fretting, acesta are şi o
componentă corosivă deoarece particulele de uzură, formate în zona contactului
supus vibraţiilor, sunt puternic atacate chimic de agenţii din mediu. La o primă
vedere fretting-ul se poate recunoaşte prin forma specifică a urmei de contact,
existenţa particulelor de uzură şi suprafaţa rugoasă a urmelor. În figura 4.61 se
observă o urmă de fretting, rezultată în urma vibraţiilor exercitate asupra unui
corp de rulare dintr-un rulment staţionar; materialul căii de rulare nefiind prea
elastic, iniţiază fisuri care sunt foarte periculoase; acestea se vor extinde ceva mai
lent dacă rulmentul staţionează şi foarte rapid, dacă va fi funcţiona.

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
193
Fig. 4.61. Aspect macro al unei urme de fretting,
rezultată pe calea de rulare a unui rulment staţionar [258]
Figura 4.62 prezintă atât aspectul macro (a şi b), cât şi micro (c) pentru un
rulment distrus printr-un proces de fretting pe suprafaţa de rezemare în carcasă.
Schimbarea de culoare a micro-craterelor este determinată de susceptibilitatea lor
de a reacţiona cu oxigenul sau cu alţi agenţi prezenţi în mediul înconjurător.
Tallian a presupus o amplitudine a vibraţiilor de ~20...40 µm [258]. Procesul de
deteriorare s-a dezvoltat pe durata funcţionării rulmentului la presiune hertziană
de 3,5 GPa şi parametrul de viteză d⋅n~ 4,5.10 5 mm⋅rot/min, cu ungere cu ulei
sintetic la ~80ºC. Din cauza ajustajului neadecvat (strângere prea mică sau chiar
joc), zona opusă maximului de încărcare externă pe rulment este mai deteriorată.
Pata aproape circulară din a) se datorează unui senzor de presiune.
a) b)
c)
Fig. 4.62. Urme de fretting pe suprafaţa de reazem în carcasă,
a inelului exterior al unui rulment [258]

194
Deteriorări în tribosisteme
Fretting-ul poate provoca blocarea rulmentului liber dar poate fi prevenit
prin aplicarea unei acoperiri fine de indiu pe alezajul rulmentului sau pe suprafaţa
de montare în carcasă a inelului exterior, înainte de montare. Se poate aplica şi o
fosfatare a acestor suprafeţe [40]. Fretting-ul poate apărea pe suprafeţele exterioare
sau interioare ale rulmenţilor liberi pe arbore sau în carcasă (Fig. 4.63…Fig. 4.71).
Fig. 4.63. Fretting accentuat pe
suprafaţa de reazem a inelului
ineterior al unui rulment radial din
cauza abaterilor de formă şi a
ajustajelor cu arborele sau carcasa,
neadecvat alese [39].
Fig. 4.64. Slăbirea materialului
prin fretting pe suprafaţa de
reazem a inelului exterior al
rulmentului şi, probabil, un
ajustaj prost ales, au cauzat şi
fisurile circulare din inelul
rulmentului. Cauze: etanşare
slabă, lubrifiant fără aditivi antioxidare
sau anti-coroziune,
ajustaj incorect ales. [39]
Fig. 4.65. Fretting pe inelul interior
al unui rulment (vezi CD-ul ataşat
cărţii, pentru culori: petele ruginii
sunt rezultatul componentei corosive
a procesului de fretting). [360]
Fig. 4.66. Aceeaşi cauză ca în
figura precedentă, dar alt
aspect: calitatea strângerii pe
arbore a inelului interior s-a
deteriorat din unui ajustaj
ales prea slab dar şi din cauza
vibraţiilor [360].

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
195
Fig. 4.67. Fretting pe alezajul interior al unui rulment. Când jocul intern în rulment devine
negativ, inelul sau rolele sunt obligate să alunece în loc să se rostogolească. Rezultă un câmp
termic cu valori ridicate şi condiţii de apariţie a fretting-ului. Oxizii rezultaţi sunt uşor de
desprins dar devin abrazivi faţă de restul suprafeţei, generând o uzură accelerată, mai ales
la ungere insuficientă. [332]
Fig. 4.68. Coroziune tip fretting pe un rulment staţionar. Premisele apariţiei unor astfel de
distrugeri sunt: sarcină mare, vibraţii şi agenţi agresiv chimic (în special oxigen). [332]
Fig. 4.69. Distrugere provocată de vibraţii. La rulmenţii cu role apar mici adâncituri
alungite iar la cei cu bile urmele sunt circulare, de obicei oxidate pe fundul acestora. Se
recomandă reducerea vibraţiilor prin montarea de amortizoare
iar la transport – pretensionarea rulmentului. [39]

196
Deteriorări în tribosisteme
a) Fretting pe suprafaţa interioară a unei
bucşe intermediare [1]
b) Fretting pe suprafaţa exterioară a unei
bucşe intermediare [1]
c) Fretting pe suprafaţa exterioară a bucşei şi pe suprafaţa
interioară a inelului interior al rulmentului. Se observă pe
căile de rulare o distrugere prin oboseală prematură. [24]
Fig. 4.70. Un montaj incorect (o
strângere prea slabă, fără
verificarea jocului intern) va
genera, la scurt timp după punerea
în funcţiune, urme de
fretting pentru că bucşa şi
rulmentul, nefiind strânse suficient,
vor vibra sub sarcină,
mai ales în zonele adiacente
decupării din bucşă. [319]
Fig. 4.71. Ruperi ale inelelor de
rulment, provocate de fretting:
a) inelul interior al unui
rulment cu role butoi; b) fisură
circulară pe un rulment radialaxial
cu bile [307, 178] a) b)

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
197
Un aspect particular al fretting-ului este brinelarea falsă. Acest mod de
distrugere apare când rulmentul staţionar este supus la vibraţii, rezultând o uzură
de tip fretting în zonele de contact (Fig. 4.72 şi Fig. 4.73). Brinelarea falsă nu este
caracterizată printr-o deplasare (deformare) de material ca adevărata brinelare, ci
printr-o îndepărtare de material. Această deteriorare poate apărea la rulmenţii
mari chiar înainte de montaj.
O caracteristică este că distrugerea apare când lagărul este staţionar şi, deci,
zonele distruse sunt spaţiate asemănător corpurilor de rostogolire (Fig. 4.72, Fig.
4.73). Această formă prematură de oboseală se deosebeşte de cea inerentă, normală,
prin faptul că apare în zone discrete, repartizate ca şi elementele de rostogolire, şi
nu ca o bandă continuă de ciupituri.
a) Pe inelul inerior b) Pe inelul exterior
Fig. 4.72. Brinelare falsă sau fretting pe un rulment staţionar [360]
Fig. 4.73. Brinelare falsă şi uzură
abrazivă specifică rulmenţilor din
sistemele vibratoare, funcţionând în
medii cu impurităţi mecanice. Uzura
abrazivă este cauzată de pătrunderea
impurităţilor iar aspectul vălurit
al suprafeţelor căilor de rulare semnifică
suprasarcini prea mari pentru
rulmenţii aleşi. [40]
4.11. Deteriorarea în câmp electric
Trecerea curentului electric se constată prin mai multe tipuri de elemente de
maşini (dornurile de prindere a sculelor aşchietoare, roţile dinţate) dar cele mai
multe deteriorări s-au raport pentru lagăre de alunecare şi rulmenţi. Crearea

198
Deteriorări în tribosisteme
diferenţei de potenţial electric în
contactele de rostogolire este
favorizată de pelicula lubrifiantă
care are, de cele mai multe
ori, un caracter de „izolator”
electric. Din cauza dimensiunilor
mici ale contactului între asperităţi
(de ordinul a 10 -3 mm 2 )
şi a grosimii mici a peliculei de
lubrifiant (de la 0,1µm până la
câţiva microni), este suficientă o
diferenţă de potenţial de câţiva
volţi pentru a crea un câmp
electric foarte intens şi a iniţia
procesul de deteriorare [310,
319].
În literaura de specialitate
procesul de deteriorare produs
de trecerea curentului electric
are denumiri diferite, de
cele mai multe ori din cauza
aspectului vizibil [258]: pitting
electric sau eroziune electrică
pentru o suprafaţă caracterizată
prin micro-cratere bine izolate,
eroziune prin descărcări electrice
(dorită în procese de prelucrare,
dar nu în lagăre), vălurire
sau micro-ondulare dacă
aspectul macro seamănă cu suprafaţa
unei ape uşor încreţite
(Fig. 4.77, Fig. 4.78) [319]. În
rulmenţi, după descărcarea
electrică un micro-volum de
material a fost topit şi îndepărtat,
micro-craterul rămas având
o formă specifică (Fig. 4.74)
datorită materialului (de obicei
oţel durificat printr-un procedeu
sau altul): câmpul termic
local are valori atât de ridicate
încât permite obţinerea structurilor
de revenire, curgeri de
Fig. 4.74. Modificări structurale şi de proprietăţi
mecanice în zona unui micro-crater rezultat după
amorsarea unui arc electric pe un oţel de rulment
(evidenţiere cu nital) [319]
Fig. 4.75. „Pitting” electric pe
o bilă de rulment [24, 319].
Fig. 4.76. Aspect macro al „pitting-ului” electric [360]
material. Diferenţa mare de proprietăţi mecanice ale acestor zone învecinate
iniţiază fisuri şi slăbeşte considerabil rezistenţa la oboseală a stratului superficial.

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
199
Pitting-ul electric se poate deosebi de cel mecanic (de oboseală) prin forma
rotunjită a marginilor micro-craterelor; este periculos pentru că iniţiază alte
procese de distrugere care se intercondiţionează, rezultând o cădere rapidă a
rulmenţilor.
Trecerea unui curent electric printr-un rulment determină deteriorarea suprafeţei
şi micşorarea durabilităţii acestuia.
La trecerea curenţilor peste 0,5 A se formează o bandă caracteristică de
material ondulat pe căile de rulare (Fig. 4.77). Chiar şi la curenţi de 0,01 A apare o
deteriorare mai greu vizibilă. Practic se recomandă să nu se depăşească o tensiune
de 0,3 V pe rulmenţii cu bile şi 0,5 V pe cei cu role. Efectul trecerii curentului
electric a fost estimat astfel [319]:
- până la 0,001 A nu are nici un efect asupra durabilităţii rulmentului,
- până la 0,01 A se estimează o reducere a durabilităţii cu 20%,
- între 0,01…0,1 A reducerea durabilităţii este între 20…80%,
- la 0,5 A durabilitatea se reduce cu mai mult de 80%, aparând banda
specifică de deteriorare (Fig. 4.78).
Fig. 4.77. Vălurire severă din cauza trecerii
curentului electric. Nu s-a observat o corelaţie
între lungimea de undă a distrugerii şi
frecvenţa curentului, spaţierea rolelor, sarcina
mecanică aplicată. [24]
Fig. 4.78. Iniţierea distrugerii s-a produs
din cauza trecerii curentului electric prin
rulment, rezultatul fiind o formă
combinată de eroziune (spalling) electrică
şi mecanică. [319]

200
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 4.79. Se observă urme similare pe
căile de rostogolire şi pe bile, ceea ce
sugerează o singură descărcare electrică,
de putere mare, posibil electrostatică.
[319]
a) b)
Fig. 4.80. Distrugeri cauzate de trecerea curentului electric prin rulment. La trecerea
curentului electric apar microsuduri sau deformări plastice locale. Soluţii: izolarea electrică
a zonei cu rulmenţi, redirecţionarea curentului. [360]
Nu întotdeauna distrugerea din cauza trecerii curentului electric prin rulment
are forma benzilor din figura 4.80. Din cauza descărcărilor mari de energie
pot apărea ciupituri, asemănătoare cu cele de coroziune sau eroziune (Fig. 4.81),
deosebindu-se prin absenţa oxizilor şi prin forma ciupiturilor care, din cauza
energiei concentrate pe contactul de dimensiuni mici, topesc materialul, dându-i
un aspect rotunjit al muchiilor micro-craterelor.
a) Pe calea de rulare b) Pe corpul de rostogolire
Fig. 4.81. Distrugere localizată pe un rulment de la o osie de cale ferată, în staţionare din
cauza unei descărcări electrice de energie mare. [307]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
201
4.12. Cauze ale deteriorărilor rulmenţilor
Următoarele exemple vor încerca să particularizeze câteva procese de deteriorare
sau o combinaţie pentru anumite situaţii posibil de întâlnit pe durata de
viaţă a unui rulment: în depozitare, la transport, la montare, pe durata de funcţionare.
Sunt evidenţiate în special aspectele macro, dar nu sunt date soluţii universal
valabile pentru evitarea deteriorării pe perioada estimată de viaţă, ci doar unele
recomandări.
4.12.1 Deteriorări din cauze tehnologice
Rulmenţii sunt produşi pentru o piaţă foarte competitivă şi pretenţioasă şi
de aceea sunt obiectul unui control riguros al calităţii. Deşi este puţin probabil,
distrugerea rulmenţilor poate avea cauze tehnologice, enumerate mai jos:
- defecte de material; un exemplu singular, s-a observat la un rulment
radial-axial cu bile: după demontare, una din bile era uzată excesiv în timp ce
celelalte păreau ca noi. O analiză metalografică a arătat că bila era executată din
oţel cu 13% Cr, nu din oţel de rulment cu 1%Cr şi 1%C. Dacă rulmentul nu era
demontat, foarte probabil ar fi apărut o oboseală prematură;
- tratament termic incorect; rulmenţii de uz general au inelele şi corpurile de
rostogolire tratate termic prin revenire la 140°C pentru a avea o duritate finală de
62…63HRC. Rulmenţii de dimensiuni mari pot fi din oţel de cementare. Un
tratament incorect de cementare lasă oţelul de rulment prea moale şi acesta va
cădea prematur. Dacă una din componentele rulmentului este moale şi nu are o
decolorare termică în ruptură se poate considera un defect indus de tratamentul
termic;
- prelucrare incorectă; rulmenţii care nu respectă normele de dimensiuni
sunt foarte rari. Acest lucru se observă la montaj. O eroare mai serioasă apare la cei
radiali-axiali cu bile, cu contact în patru puncte, la care una din căile de rulare este
formată din două bucăţi.
4.12.2. Erori de proiectare
O listă a erorilor de proiectare a lagărelor cu rulmenţi include:
- alegerea greşită a tipului şi seriei rulmentului, cauza principală fiind
evaluarea incorectă a solicitărilor mecanice şi termice în rulment;
- alegerea greşită a lubrifiantului; pot exista două aspecte: nu s-a ales un
lubrifiant cu o vâscozitate şi/sau un indice de vâscozitate care să permită formarea
peliculei de ungere sau poate apărea, de la început sau pe durata funcţionării,
incompatibilitatea chimică a lubrifiantului cu unul sau mai multe din materialele
rulmentului sau ale etanşărilor; se recomandă consultarea cataloagelor firmei
producătoare şi a unor cărţi de specialitate;

202
Deteriorări în tribosisteme
- proiectarea greşită a pieselor cu care vin în contact rulmenţii; foarte rar
rulmenţii nu îndeplinesc condiţiile dimensionale şi de toleranţe, înscrise în cataloagele
de produs; dar destul de des arborii şi alezajele din carcase au toleranţe
necorespunzătoare formând cu rulmentul ajustaje prea mici sau prea mari. Neconsultarea
catalogului de rulmenţi poate determina indicarea unor raze de racordare
prea mari pentru montajul rulmenţilor: racordările umerilor din carcasă sau de pe
arbori tre-buie să fie mai mici decât
raza de racordare a muchiilor
rulmentului. Figura 4.82 prezintă o
spargere a unui rulment pentru că
raza de prelucrare a arborelui în
zona de rezemare a rulmentului este
prea mare. De multe ori nu se dă
atenţie calităţii suprafeţelor de reazem
şi acestea nu au nici duritatea,
nici parametrii de rugozitate în
Fig. 4.82. Strângere prea mare. Inelul s-a fisurat
pe toată secţiunea axială. Cauze: strângere
excesivă sau o suprafaţă de aşezare neadecvată
(cu abateri mari de formă, rază de racordare
prea mică etc.). [309]
limite recomandate pentru utilizarea
rulmenţilor. Calculul de verificare al
arborilor poate releva că rotirea în
lagăr este mai mare decât cea
permisă de rulmentul deja ales şi ar
trebui re-făcut (poate arborele trebuie
rigidizat prin mărirea diametrelor, inclusiv al celor pe care se vor monta
rulmenţii); calculul de selectare a rulmentului se reia astfel încât noua tipodimensiune
de rulment să se poată roti odată cu arborele;
- proiectarea greşită a fixării rulmentului sau a rulmentului liber.
4.12.3. Deteriorări la depozitare şi transport
Protejarea rulmenţilor pe durata transportului şi depozitării este foarte importantă
deşi nu necesită un efort deosebit, comparativ cu următoarele etape din
viaţa acestora (montarea şi exploatarea). Figura 4.83 prezintă coroziunea rolelor
unui rulment din cauza depozitării lui în mediu umed.
Fig. 4.83. Rolele butoi ale unui
rulment radial oscilant, cu urme
de uzură corosivă în zona contactului
cu calea de rulare, din
cauza umezelii din zona de depozitare
(vaporii de apă tind să
se condenseze în această zonă
pentru că materialele metalice
conduc mai bine căldura). [360]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
203
De obicei aceste subansamble sunt împachetate îngrijit şi protejate cu o
unsoare specială, funcţie de durata estimată de depozitare. Producătorii de
rulmenţi recomandă păstrarea ambalajului până în momentul montării,
depozitarea în spaţii ferite de umezeală şi vibraţii etc.
Alegerea fluidului de protecţie (de obicei unsori) este importantă pe durata
stocării rulmentului. Figura 4.84 prezintă acelaşi rulment, dar protejat cu fluide de
calitate mult diferită: sus – fluid de protecţie bun, jos – fluid cu slabe calităţi de
protecţie. Există şi probabilitatea ca, deşi bine ales, fluidul de protecţie să nu fie
uniform repartizat pe suprafeţe sau să existe locuri în care acesta n-a aderat
suficient. Apar spoturi de coroziune ca în figurile 4.51 şi 4.52 dreapta. Dacă
rulmentul este introdus în ansamblu, se va distruge prin oboseală prematură
pentru că zonele corodate acţionează ca puternici concentratori de tensiuni şi
materialul lor este slab din punct de vedere mecanic.
Fig. 4.84. Deteriorare din cauza protecţie slabe la depozitare. Sus: fluid de protecţie
bine ales, Jos: fluid nesatisfăcător. [1]
4.12.4. Montajul incorect
Rulmenţii ar trebui montaţi conform unei tehnologii adecvate mărimii,
tipului, particularităţii montajului. Cea mai bună măsură de evitare a erorilor de
montaj este calificarea personalului direct implicat în activitatea de montaj şi
mentenanţă şi investiţii care astăzi nu mai sunt atât de impresionante, în
instrumente pentru verificarea poziţionării arborilor, în dispozitive de încălzire
pentru montaj, aparatură de monitorizare a vibraţiilor şi temperaturii etc. Un rol
din ce în ce mai important îl joacă baza de date referitoare la înregistrarea, analiza
şi diagnoza deteriorărilor anterioare.
Iată câteva scenarii nedorite la montaj:
- necurăţarea suprafeţelor de reazem duce la contaminarea cu particule
solide a lubrifiantului, la anularea strângerii;

204
Deteriorări în tribosisteme
- montarea rulmenţilor prin lovire directă poate duce la spargeri, ruperi,
indentări şi deformaţii (brinelare la montaj);
- manipularea neglijentă a elementelor rulmentului la montaj poate duce la
zgârieturi care să scurteze durata de viaţă cu peste 80...90% din cea estimată;
- neverificarea alinierii, coaxialităţii şi cilindricităţii pieselor, arborilor poate
provoca funcţionarea dezaxată a rulmentului, fiind declanşată o oboseală prematură
localizată, însoţită de uzură abrazivă, în zonele suprasolicitate ale rulmentului;
ajustajele cu jocuri sau strângeri prea mari pot fi cauza iniţierii fretting-ului;
- montarea greşită a unei etanşări – piesă foarte ieftină comparativ cu
rulmenţii, poate duce la pierderea lubrifiantului, creşerea excesivă a regimului
termic şi distrugerea nu numai a rulmenţilor, ci şi a altor tribosisteme care utilizau
acelaşi lubrifiant (de exemplu, roţile dinţate);
- neverificarea jocului în rulmenţi după montare;
- pretensionări prea puternice sau prea slabe, efectuate fără instrumente de
verificare a forţei aplicate.
În figurile următoare (Fig. 4.85...Fig. 4.96) sunt prezentate unele din aceste
deteriorări produse la montaj, cu note explicative.
Fig. 4.85. Pretensionare inadecvată,
excesivă, cu anularea jocului intern,
mai ales la montaj pe alezaj conic.
Soluţii: alegerea altui alezaj şi/sau
alegerea altui rulment cu joc intern
mai mare. [39]
Fig. 4.86. Fisură produsă de şoc
mecanic. Cauză: lovire directă, la
montaj. [39]
Fig. 4.87. Fisuri spre capătul căii de
rulare, la distanţe apropiate de distanţa
dintre corpurile de rostogolire, din
cauza nealinierii dintre arbore şi
rulment sau/şi între rulment şi carcasă,
sau din cauza suprasarcinii axiale. [39]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
205
Fig. 4.88. Fragmentarea sub
formă de aşchii mici a muchiei
benzii centrale a inelului unui
rulment cu role cilindrice cu
două căi din cauza forţei
concentrate, excesive la montaj.
[360]
Fig. 4.89. Spargerea umărului
unui rulment cu role conice
din cauza unui şoc de montaj.
[360]
Fig. 4.90. Zgârieturi pe direcţie
axială pe inelul unui rulment
radial cu role cilindrice din
cauza înclinării inelului interior
sau exterior pe durata montajului.
[360]
Fig. 4.91. Zgârieturi
axiale pe rolele cilindrice
ale unui rulment
radial din cauza
montării greşite
(cu înclinarea unuia
din inele sau a ambelor,
pe durata montajului).
[360]

206
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 4.92. Distrugere la montaj.
Suprafaţa frontală a inelului
rulmentului a fost lovită cu un
ciocan (montaj incorect); au
rezultat fisuri ale inelului exterior
şi amprente mari pe inelul
interior. Durabilitatea rulmentului
poate fi redusă la câteva
procente din cea estimată sau
chiar la numai câteva rotaţii.
[40]
Fig. 4.93. Montaj incorect al inelului
interior pe un fus conic. Când conicitatea
axului nu este corectă sau
când rulmentul este montat cu o
forţă de impingere laterală prea
mare şi neuniform distribuită pe
inelul rul-mentului, rezultă o
spargere prema-tură a rulmentului
din cauza anulării jocului şi
concentrării tensiunilor [40].
Fig. 4.94. Fractură locală a
umărului unui rulment din
cauza unui şoc provocat de
montare prin lovire directă cu un
ciocan [340]
Fig. 4.95. Amprentă singulară. Cauza:
lovire bruscă a rulmentului la montaj
sau în exploatare [312].

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
207
Un montaj necorespunzător poate duce la apariţia unei uzuri tip smearing
(de adeziune) în zonele urmelor de zgâriere+deformare cauzate de introducerea
înclinată, fără rotire, a rolelor cilindrice (Fig. 4.96a). Acelaşi proces nedorit apare şi
pe role. Acest tip de deteriorare poate fi evitat la montaj prin rotirea unuia din
inele atunci când avansează axial. O soluţie destul de simplă şi ieftină este
utilizarea unui inel intermediar. Acelaşi aspect de deteriorare se obţine dacă inelele
sunt montate cu strângere prea mare în carcasă şi pe arbore; rezultatul este
anularea jocului intern în rulment şi o pretensionare periculoasă în funcţionare.
Lovituri sau presiuni mari aplicate pe inelul nerecomandat în tehnologia de
montaj, fără rotirea rulmentului şi introducerea înclinată a inelului cu role, produc
urme înguste de smearing pe căile de rulare, la intervale egale cu distanţa între role.
a) Soluţie de protejare a rulmentului la montaj
b) Distrugerea căii exterioare de rulare a unui rulment c) Detaliu al unei urme din b)
oscilant cu role butoi
Fig. 4.96. Deformarea şi fisurarea unui rulment la montaj [307]
4.12.5. Deteriorări în exploatare
Dacă parametrii regimului de lucru nu se abat de la valorile estimate în
calculul pentru selectarea rulmentului, lubrifierea este cel puţin satisfăcătoare, nu
există surse de contaminare (umezeală, apă, praf etc.), rulmenţii se vor încadra în
clasa lor de fiabilitate. Pot exista căderi şi în aceste condiţii, dar sunt rare şi
suportabile din punct de vedere al costurilor.

208
Deteriorări în tribosisteme
Orice depăşire a parametrilor de lucru (sarcină, viteză, temperatură)
afectează durabilitatea rulmenţilor din sistemul tehnic. Dacă sarcina pe rulment se
dublează, durata lui de viaţă se reduce cu până la 90% din cea estimată pentru
sarcina normală (Fig. 4.98). Creşterea producţiei pe seama creşterii vitezei de lucru
nu este o soluţie bună dacă nu se verifică fiabilitatea sistemului în aceste noi
condiţii de lucru: dublarea vitezei de lucru reduce viaţa unui rulment cu cel puţin
50%. Sunt valori uşor de reţinut şi de luat în considerare la modificarea
parametrilor de lucru; în aceste condiţii înlăturarea urmărilor unor defectări poate
costa mai mult decât cheltuielile necesare creşterii capacităţii sistemului.
Fig. 4.97. Urme de uzură din cauza montajului incorect sau al apariţei sarcinii axiale din direcţia
inversă decât cea prevăzută în proiect
La rulmenţii radiali axiali cu bile, dacă sarcina axială nu acţionează din sensul
recomandat de însăşi forma rulmentului, bila se poziţionează în afara căii de rulare şi
muchia acesteia lasă pe bilă o urmă de uzură (Fig. 4.97). Când sarcina axială îşi
schimbă direcţia, suprafeţele de contact se deteriorează rapid, se încălzesc iar
distrugerea este similară celei provocate de strângeri prea mari. Banda de uzură se
obţine fie din cauza unui montaj greşit a rulmentului radial-axial, fie din cauza
aprecierii greşite a mărimii şi direcţiei forţei axiale externe care acţionează pe rulment.
Figurile 4.98...4.102 prezintă spargeri şi fisurări în rulmenţi, rezultate după
un regim prea sever în funcţionare (şocuri sau suprasarcini).
Fig. 4.98. Spargerea
umăru-lui exterior al unui
rulment axial cu role butoi
din cauza unui şoc repetat
în funcţionare. [360]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
209
Fig. 4.99. Fisurarea
inelului exterior al unui
rulment cu role cilindrice
pe două rânduri. Fisurile
s-au propagat de la cea
iniţială, cauzată de un şoc
puternic. [360]
Fig. 4.100. Sarcină anormal de
mare pe colivia din fontă turnată
a unui rulment radial-axial
cu bile, din cauza montării
dezaxate a inelelor. [360]
Fig. 4.101. Uzură abrazivă
datorată vibraţiilor şi
impu-rităţilor dure [332]
Fig. 4.102. Brinelare falsă pe calea de rulare
a unui rulment axial cu bile din cauza
vibraţiilor cu unghi mic de oscilare. [307]

210
Deteriorări în tribosisteme
Temperatura ridicată provoacă defectarea prematură a rulmenţilor, natura
distrugerii fiind prezisă destul de bine de temperatura la care se ajunge, faţă de
temperatura normală de lucru, de viteza de încălzire şi de tipul lubrifiantului. O
creştere uşoară a temperaturii va determina curgerea unsorii (separarea uleiului de
bază), reducându-se eficienţa ungerii. Dacă temperatura creşte mai mult, unii
constituienţi ai lubrifiantului încep să se degradeze termic (oxidare în special) şi se
pot forma depuneri cărbunoase în rulment, care reduc capacitatea de evacuare a
căldurii şi deci accelerează creşterea temperaturii rulmentului; pot fi atât de mari
încât blochează calea de rulare. Temperaturi şi mai mari pot reduce duritatea
straturilor superficiale şi scad limita de oboseală a materialului iniţial; jocurile pot
fi anulate şi apare o suprasarcină care poate duce la spargere (Fig. 4.103).
a) inelul interior al unui rulment cu role b) secţiune prin zona fisurată: originea este chiar
butoi, fisurat pe direcţie axială
sub suprafaţa căii de rulare
Fig. 4.103. Ruperi din cauza unei prea mari diferenţe de temperatură între inelul interior al
rulmentului cu role conice pe două rânduri şi arborele pe care a fost montat. [360]
4.12.6. Lubrifiere neadecvată
Lubrifierea rulmenţilor are două cerinţe majore: să protejeze colivia când
apare alunecarea şi să formeze o peliculă elastohidrodinamică. Dacă lubrifiantul
este eliminat din zona de contact, dintr-un motiv sau altul, distrugerea este tipică.
Căile de rulare sunt uzate sever. dacă lubrifiantul nu este complet eliminat,
topografia zonelor uzate se înrăutăţeşte treptat de la o creştere uşoară a

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
211
parametrilor de rugozitate (o nuanţă mai mată a suprafeţei) până la valori
inacceptabile, care accelerează uzura abrazivă şi generează un câmp termic cu
valori ridicate ce favorizează transformări de fază în stare solidă şi procese de
coroziune, recunoscute prin culorile caracteristice.
Lubrifierea insuficientă sau chiar lipsa ei se poate observa prin schimbarea
culorilor căii de rulare şi a corpurilor de rostogolire. Deşi fotografiile sunt albnegru,
comentariul care urmează este util pentru aprecierea calităţii ungerii unor
rulmenţi (pe CD-ul ataşat cărţii fotografiile sunt color).
O analiză a culorilor de pe suprafeţele rulmentului poate da informaţii
despre zonele cu maxim de temperatură (Fig. 4.104). De exemplu, se poate
recunoaşte culoarea specifică încălzirii directe cu flacără (greşeală gravă de
montaj). Dacă o carcasă a atins 90…95°C, temperatura instantanee în contact este
probabil de două, trei ori mai mare.
Fig. 4.104. Culorile rămase pe suprafeţele de contact ale rulmenţilor pot da informaţii despre
valorile câmpului termic generat [1] (vezi CD-ul ataşat cărţii)
a) b) c)
Fig. 4.105. Bile de rulment, după funcţionare cu ungere nesatisfăcătoare [1]

212
Deteriorări în tribosisteme
Rolele din figura 4.105 au funcţionat la 200…230°C şi rulmentul a fost
înlocuit înainte de distrugere (nu există urme de adeziune, tip galling), deci
lubrifiantul încă îşi făcea datoria. Nealinierea (datorată unei suprasarcini) a
determinat solicitarea neuniformă a rulmentului, rezultând condiţii diferite de
încărcare pe lăţimea rulmentului, pelicula portantă de fluid fiind generată doar în
zona mai puţin solicitată; în zona mai încărcată pelicula, chiar dacă s-a putut
genera, a fost intermitentă şi/sau insuficient de groasă pentru a evita contactul
direct între asperităţi.. Deci, în partea de jos a rolei pelicula de lubrifiant nu a
protejat complet suprafaţa inferioară: suprasarcina a cauzat distrugerea parţială a
peliculei, frecarea s-a intensificat, la fel şi câmpul termic, s-a micşorat vâscozitatea
lubrifiantului şi a fost mult mai uşor de expulzat din contact. A rezultat un câmp
termic greu de disipat, recunoscut prin decolorarea părţii inferioare a rolei. Rola
din figura 4.105b, c) fiind un detaliu al acesteia, a fost încărcată axial prea mult,
fapt dovedit prin diferenţa de culoare pe înălţimea rolei. Partea superioară a rolei
este galben deschis, în timp ce partea inferioară trece până la negru-albăstrui, ceea
ce înseamnă o diferenţă de ~210°C. Suprafaţa de sus este rugoasă dar uniformă,
indicând o funcţionare îndelungată. La un moment dat sarcina axială s-a modificat,
cauzând distrugerea peliculei de lubrifiant. Distrugerea rulmentului din figura
4.105 putea fi cauzată şi de alegerea greşită a unsorii; fiind montat într-un cuptor
rotativ, avea nevoie de unsoare pentru temperaturi ridicate.
Ungerea incorectă poate fi cauzată de un lubrifiant greşit ales (cu vâscozitate
prea mică), nerecomandat pentru anumite temperaturi de lucru. Smulgerea
materialului se face cu precădere spre marginea rolelor pentru că acolo există o
mişcare de rostogolire cu alunecare (Fig. 4.106).
Ungerea incorectă distruge mai întâi colivia pentru că ea este mai subţire şi
supusă în special alunecării şi rostogolirii (Fig. 4.108). În plus este mai uşor deformabilă
şi va perturba, după deformare, regimul de rostogolire al rolelor sau bilelor.
Monitorizarea calităţii lubrifiantului trebuie făcută prin analize de laborator,
nu numai prin examinare vizuală pentru că nu întotdeauna schimbarea proprietăţilor
poate fi determinată de un operator uman.
Fig. 4.106. Ungere insuficientă din cauza cantităţii prea mici de lubrifiant sau din
cauza unei calităţi slabe a acestuia (vâscozitate prea mică pentru temperatura la care
lucrează rulmentul) [40]

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
213
Figurile 4.107...4.111 prezintă fotografii ale rulmenţilor deterioraţi din cauza
lubrifierii incorecte sau insuficiente, şi comentarii asupra cauzelor şi soluţiilor,
pentru fiecare caz în parte.
a) Inelul interior b) Detaliu din a)
c) Câteva role butoi; poziţia zonelor
deteriorate (peeling) sugerează o
uşoară dezaxare a sarcinii
d) Inelul exterior; peeling la marginile căii de rulare:
condiţiile contactului sunt mai puţin severe pentru
că dintre cele trei ele-mente ale rulmentului, acesta
are raza de curbură cea mai mare.
Fig. 4.107. Peeling este denumirea în limba engleză a unui proces de deteriorare combinat,
de uzură uşoară şi oboseală prematură, generându-se fisuri mici, adânci de ~5...10 µm. La
început particulele de uzură sunt fine şi, antrenate de fluid, participând la uzura abrazivă,
dar în scurt timp poate apărea exfolierea pe suprafeţe destul de extinse. Cauze probabile: un
lubrifiant neadecvat regimului de lucru al rulmentului, contaminarea cu particule solide,
creşterea rugozităţii din cauza lubrifierii slabe [360]
a) Uzura coliviei din cauza lubrifierii
b) Distrugerea până la blocare,
inadecvate [39, 319].
a unei colivii [39, 319].
Fig. 4.108. Este greu de estimat cauza primară a distrugerii unei colivii pentru că şi alte
componente ale rulmentului pot fi deteriorate. Principalele cauze sunt vibraţiile, viteza
excesivă, uzura, blocarea rolelor şi abateri de poziţie şi formă prea mari ale pieselor în
contact cu rulmentul.

214
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 4.109. Lubrifiant neadecvat
regimului de lucru. Când rolele intră
în zona încărcată a rul-mentului, sunt
supuse unei acceleraţii. Rezultă o
subţiere sau o eliminare locală a
peliculei de lubrifiant. Soluţii: alt
lubrifiant (mai vâscos, cu aditivi EP)
sau reducerea jocului intern în rulment,
pentru a nu avea acceleraţii. [39]
Fig. 4.110. La temperaturi joase, unsorile
obişnuite devin prea rigide şi lubrifierea este
deficitară. Corpurile de rulare se rotesc cu
dificultate, încetinesc sau chiar se opresc în
zona neîncărcată. Când un corp de rostogolire
trece din nou prin zona încărcată, accelerează
rapid, sub sarcină. Rezultă o alunecare
puternică în loc de rostogolire, o distrugere
a peliculei de lubrifiant. [39]
Fig. 4.111. Ungere neadecvată. După
o perioadă de funcţionare rezultă
suprafeţe fin uzate, cu aspect încă
lucios, colorate de la bleu până la
maroniu. Cantitatea de lubrifiant nu
este sufi-cientă sau nu ajunge în
toate zonele rulmentului, provocând
o creştere a temperaturii. Este
necesar controlul nivelului şi
calităţii lubrifiantului, a intervalului
de completare [39].
4.12.7. Jocul intern în rulment
Un rulment funcţionează optim dacă jocul intern în exploatare este nul (Fig.
4.112). La unii rulmenţi există posibilitatea pretensionării astfel încât după montaj
jocul intern să fie nul. Există riscul dilatării termice diferenţiate a elementelor rulmentului,
mai ales în cazul unor frecări intense care cresc valorile câmpului termic.
În condiţii de suprapunere a solicitării externe cu solicitări datorate dilatărilor,
există posibilitatea să se depăşească limita de elasticitate şi rostogolirea să fie
împiedicată, parţial sau total. Pretensionarea se foloseşte unde este nevoie de o

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
215
precizie mare a centrării arborilor (la maşiniunelte
etc.), aplicaţiile obişnuite fiind
caracterizate printr-un joc intern mic.
Rulmenţii pretensionaţi sunt mai sensibili la
creşterea temperaturii.
Odată anulat jocul intern şi depăşită
limita de elasticitate a cel puţin unuia dintre
materialele rulmentului, apare alunecarea
rolelor sau bilelor. Rezultă o creştere a frecării,
lagărul se încălzeşte rapid astfel încât se deformează
plastic (Fig. 4.113, Fig. 4.114). La un
rulment montat pe arbore rotit]or, inelul
interior atinge cele mai mari temperaturi şi o
caracteristică este că distrugerea este mai
severă pe acesta.
Fig. 4.112. Dependenţa durabilităţii în
funcţie de jocul efectiv în rulment [30]
Fig. 4.113. Spargerea unui rulment din
cauza suprasarcinii produse de anularea
jocului [319]
Fig. 4.114. Distrugerea rulmentului din cauza
unui câmp termic cu valori prea mari,
generat de anularea jocului intern. [319]
Următoarele scenarii duc la anularea jocului intern într-un rulment:
1. Regimul termic tranzitoriu pe durata pornirii sau opririi. În general
arborele se încălzeşte mai repede decât carcasa astfel încât diferenţa de
temperatură pe rulment la pornire poate fi mult mai mare decât în regim staţionar.
Acest efect este mai sever pentru arbori tubulari şi pentru carcase foarte groase.
2. Folosirea unui rulment cu joc intern neadecvat aplicaţiei. Când există o
diferenţă de temperatură între arbore şi carcasă (de exemplu, la pompele
centrifuge care lucrează cu fluide fierbinţi, exhaustoare de gaze încălzite, motoare
electrice), se recomandă rulmenţi cu joc intern mai mare decât cel normal. Aşa se
procedează şi la pompele din industria chimică care au arbori din oţel austenitic,
caracterizat printr-un coeficient de dilatare mai mare comparativ cu cel al oţelurilor

216
Deteriorări în tribosisteme
feritice. Se recomandă un joc intern C3 şi C4. De multe ori se ignoră importanţa
jocului intern la înlocuirea rulmentului, în timpul reparaţiilor planificate.
3. Montarea cu strângeri prea mari ale inelelor pe arbore şi/sau în carcasă.
Înainte de montare se recomandă verificarea ajustajelor. Cele mai des întâlnite erori
apar pe arbore sau în carcasă, nu pe rulment.
4. Strângere insuficientă pe alezajul interior al rulmentului. Rotirea inelului
interior pe arbore sau a celui exterior în carcasă produc frecări excesive, deci
generează căldură, şi implicit dilatarea excesivă a elementelor rulmentului şi
pieselor învecinate.
5. Întreruperea completă a lubrifierii duce la creşterea frecării, generează un
câmp termic cu valori foarte ridicate.
6. O vâscozitate neadecvată a lubrifiantului astfel încât nu se generează un
regim de ungere EHD în contact. Pentru multe variante de montaj, în special la
rulmenţi cu mai multe rânduri de corpuri de rostogolire, dacă nu se asigură prin
proiectare pătrunderea lubrifiantului pe toate căile de rulare, temperatura creşte în
zona insuficient lubrifiată, iar lubrifiantul, dacă este ales greşit îşi reduce
vâscozitatea, accelerând procesul de sărăcire a contactului cu fluid.
7. Suprasarcina provoacă o creştere excesivă a căldurii generate prin frecare.
Dacă, din diferite motive, rulmentul montat liber pe arbore este împiedicat să se
deplaseze în carcasă, apar forţe axiale foarte mari care duc la spargerea
rulmentului după numai câteva ore de funcţionare. Accidente de acest fel au loc la
rulmenţii cu diametre mari (d>100mm) ale arborilor exhaustoarelor. Pe durata
opririi şi pornirii apar gradiente mari de temperatură şi rulmenţii trebuie să facă
faţă dilatării sau contractării excesive a arborilor.
8. Folosirea unor mantale de răcire în jurul lagărului. În aplicaţii în care
răcirea este cerută pentru a controla temperatura lagărului, se recomandă răcire în
jurul lagărului, cu ulei şi nu cu apă, pentru ca gradientul de temperatură pe
rulment să nu fie prea mare. Dacă răcirea este necesară, este mai bine să fie răcit
lubrifiantul, şi nu lagărul.
Anularea jocului intern duce la distrugeri catastrofale dacă arborele este
cuplat la o maşină de putere mare, care poate învinge momentul mare de frecare,
rezultat la anularea şi negativizarea jocului (Fig. 4.113, Fig. 4.114). Căderea este
bruscă şi poate antrena distrugerea altor subansamble.
4.12.8. Contaminarea
Conţinutul de impurităţi. Impurificarea în funcţionare constă în acumularea
de particule solide în ulei (particule de uzură şi particule din mediul cu care vine în
contact lubrifiantul, tip praf, nisip etc.), dar şi de natură gazoasă sau lichidă, provenite
din mediu şi/sau din procesul tehnologic, care modifică vâscozitatea şi, deci,
capacitatea portantă a lubrifiantului. Impurităţile pot determina reacţii chimice cu
tribostraturile, accelerând uzura şi coroziunea. De exemplu, figura 4.115 arată că
impurificarea cu apă a lubrifiantului provoacă reducerea drastică a durabilităţii
efective a rulmenţilor (valoarea 1 este asociată cu durabilitatea teoretică).

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
217
Fig. 4.115. Influenţa impurificării cu apă a uleiului
asupra durabilităţii rulmenţilor [96]
Fig. 4.116. Testul picăturii
de lubrifiant (aspect tipic) [247]
Modificările din ulei
sunt puse în evidenţă şi de
evoluţia pH-ului, care
acum, datorită aparatelor
miniaturale şi portabile,
este uşor de monitorizat.
O metodă rapidă de
evaluare a calităţii uleiului
este cea „a picăturii”. Pe o
hârtie de filtru se lasă să
cadă o picătură de ulei,
prelevată după un anumit
timp de funcţionare a sistemului
tehnic. (Fig. 4.116).
Urma rămasă dă indicaţii
despre gradul de impurificare
al uleiului, fiind constituită din sectoare
concentrice: zona centrală are o aglomerare de
particule solide, aureola care o înconjoară este de
obicei închisă la culoare şi este limita de deplasare
a particulelor solide. Urmează un inel de difuzie,
mai puţin întunecat, care dă informaţii despre
puterea uleiului de a dispersa particulele solide,
la momentul analizei. Zona periferică indică
gradul de oxidare al uleiului. În general producătorii
dar şi marii consumatori de uleiuri au la dispoziţie imagini etalon pentru
evaluarea gradului de impurificare şi degradare a uleiului. Se recomandă
schimbarea uleiului după depăşirea unei anumite valori a pH-ului şi dacă raza
aureolei este mai mare de 2/3 din raza exterioară a zonei de difuzie.
Tipul particulelor se poate aprecia după forma indentărilor care apar pe
suprafaţă (Fig. 4.117).
a) Particule moi b) Particule mici şi dure c) Particule mai dure
Fig. 4.117. Suprafaţa căii de rulare cu urme de indentări ale particulelor solide care au
contaminat lubrifiantul [310]

218
Deteriorări în tribosisteme
Contaminarea cu apă este foarte periculoasă pentru că oţelurile de rul-ment
sunt oţeluri slab aliate, nerezistente la coroziune, în plus, temperatura din lagăre
poate accelera reacţiile chimice induse de apă şi oxigenul din aer, în princi-pal,
oxidarea. Figurile 4.118...4.120 prezintă aspecte tipice, rezultate după contaminarea
lubrifiantului sau pătrunderea impurităţilor solide şi/sau fluide în rulment.
Fig. 4.118. Rugină pe calea de
rulare a unui rulment oscilant,
în zona contactelor cu rolele butoi
din cauza condensării umezelii
din aer pe durata staţionării
(rulmentul se răceşte mai
repede, favorizând depunerea
picăturilor de apă în locurile
înguste din jurul contactelor
rolelor cu calea de rulare. [360]
Fig. 4.119. Proces de coroziune oxidativă
(ruginire) pe inelul exterior
al unui rulment cu role cilindrice
din cauza pătrunderii apei (stropirea
cu apă a suprafeţei frontale a
rulmentului şi, evident, cedarea
etanşării). [360]
Fig. 4.120. Pătrunderea apei în
lubrifiant şi antrenarea ei, odată
cu acesta în rulment, produce
coroziune (ruginire). Urmele
arată că rulmentul are intervale
de timp de staţionare [360].
În figura 4.121 [2] sunt prezentate bilele unui rulment de pompă, la care
lubrifiantul a devenit corosiv, lucru indicat de numeroasele ciupituri. În timp
aceste micro-cratere au fost supuse unor fluctuaţii mari de presiune, ceea ce a făcut
ca materialul din jurul micro-craterelor iniţiale să fie fragmentat. Din înregistrarea
vibraţiilor s-a tras concluzia că rulmentul a început să se distrugă cu mult înainte
ca zgomotul în funcţionare să se modifice. Uleiul degradat a pierdut capacitatea de
a forma o peliculă adecvată susţinerii sarcinii. Figura 4.121b arată ce se întâmplă în

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
219
zona în care bila vine în contact cu colivia: apare un contact direct care deformează
plastic suprafaţa bilei (din cauza încălzirii), rezultatul fiind numit şi galling. Este
vorba despre o coroziune, dar cauza primară a distrugerii este ungerea
necorespunzătoare şi lipsa controlului calităţii lubrifiantului.
Lubrifiantul poate fi deteriorat
şi prin completare cu un altul,
incompatibil, nerecomandat ca
echivalent de firmele producătoare.
Aspectul final după o asemenea
gravă eroare de mentenanţă poate
fi cel din figurile 4.122 sau 4.123.
Atât producătorii de lubrifianţi cât
şi cei de rulmenţi subliniază că este
dificil de oferit mărci echivalente de
lubrifiant. (Mărcile de lubrifiant se
consideră echivalente dacă pot fi
amestecate fără a modifica semnificativ
durabilitatea şi nu afectează
performanţele de funcţionare ale
sistemului în întregime. Schimbarea
mărcii de lubrifiant implică
îndepărtarea fluidului folosit anterior
şi curăţarea tuturor suprafeţelor
cu care acesta a venit în contact,
operaţiile acestea fiind mari consumatoare
de timp şi manoperă.
Rulmentul deformat plastic
din figura 4.122 a fost montat la
a) b)
Fig. 4.121. Bile cu urme de coroziune [1]
Fig. 4.122. Deformare plastică cauzată de pierderea
lubrifiantului [1]
Fig. 4.123. Rezultatul amestecării unsorilor [1]
arborele de ieşire al unui motor. Scenariul distrugerii a fost următorul: lipsa
lubrifiantului a încălzit excesiv rulmentul, blocând bilele pe căile de rulare. O dată

220
Deteriorări în tribosisteme
rulmentul „imobilizat”, inelul interior a trebuit să se rotească faţă de arbore,
generând şi mai multă căldură. Rezultatele analizei unsorii din acest rulment şi din
cel interior al motorului au evidenţiat că pentru cel deformat s-au amestecat
mărcile de unsoare, rezultatul fiind fluidizarea amestecului şi eliminarea lui din
zona de contact.
De obicei rulmenţii montaţi pe un arbore sunt unul fix, celălalt liber. Este
normal ca cel fix să se încălzească mai mult pentru că există frecare suplimentară
între role şi cel puţin un umăr al căii de rulare. Temperatura încă admisibilă pentru
funcţionarea unui rulment nu se măsoară „cu mâna” şi nu este neapărat necesar ca
rulmenţii unui arbore să aibă temperaturi apropiate. Dacă nu se cunosc aceste
lucruri, se poate cere o inspecţie inutilă.
Uneori problemele de lubrifiere nu există şi, din lipsa experienţei sau informaţiilor,
se poate aprecia greşit ungerea. Este cazul din rulmentului din figura
4.124 [1]: acesta are calea de rulare de pe inelul exterior cilindrică, fără umeri
pentru a permite rolelor să se deplaseze axial.
În rulmentul din figura 4.124 unsoarea nu a fost în exces dar s-a acumulat ca
„un baraj” la marginea căii de rulare din cauza forţei centrifuge (unsoarea este
adusă în rulment printr-un orificiu
în mijlocul căii de rulare).
Deci rolele au creat un fel de
canal în unsoare, „treapta” subliniată
pe fotografie fiind generată
de mişcarea muchiei coliviei.
Lubrifierea a fost corectă pentru
că suprafaţa căii de rulare este
uniformă, fără pete de supraîncălzire,
lubrifiantul având capacitatea
de a forma peliculă. Când
rulmentul se încălzeşte, uleiul de
bază al unsorii iese mai uşor din
din reţeaua agentului de
îngroşare, şi ceea ce rămâne este
mai vâscos şi se depune la marginea
căii de rulare, acţionând ca
un baraj care menţine uleiul în
Fig. 4.124. Prag format la marginea căii de rulare din
agenţii de îngroşare ai unsorii [1]
contact. Dacă uleiul este în exces, depăşeşte barajul. Dacă uleiul captiv între pereţii
de unsoare este prea mult, apare o supraîncălzire care va determina eliminarea
unei cantităţi şi mai mari de ulei din unsoare. Deci, la margine, în „baraj” se
găseşte mai mult agent de îngroşare ca în unsoarea iniţială dar care, în lipsa
uleiului, nu poate să-şi îndeplinească rolul. Rulmenţii unşi cu unsoare ar trebui, la
perioade recomandate de producători şi de experienţa inginerului de întreţinere, să
fie goliţi de unsoarea veche, în special de cea depusă pe marginile căilor de rulare,
şi să se facă completări cu aceeaşi marcă de unsoare.

Cap. 4. Deteriorarea rulmenţilor
221
Fig. 4.125. Proces complex de deteriorare a unui rulment radial-axial cu role conice [360]
Complexitatea unei analize de deteriorare poate fi subliniată prin următorul
exemplu: în figura 4.126 este prezentat un rulment distrus ca rezultat al mai multor
procese:
- lubrifierea a fost neadecvată deoarece se văd urme de smearing pe capetele
rolelor şi o suprafaţă uşor glazurată pe calea de rulare a inelul interior;
- suprafaţa alezajului inelului interior are urme de fretting din cauza
ajustajului cu strângere prea mică cu arborele;
- culoarea ruginie a suprafeţei lagărului indică sigur o contaminare cu apă.
În acest caz, fără a cunoaşte „istoria” deteriorării, este dificil de a pune un
„diagnostic” şi a indica o cauză primară a acestor deteriorări în final suprapuse.
O cădere catastrofală a unui rulment este prezentată în figura 4.127 şi este
rezultatul unei combinaţii de cauze:
- calea de rulare a inelului interior indică o suprasarcină rezultantă sau
numai axială prin urmele de deformare adâncă; este posibil ca rulmentul să fi fost
montat incorect sau în poziţie greşită;
- pe bile se observă culori de revenire (albastru spre negru) indicând o
înmuiere a materialului, din cauza patinării lor (alunecării forţate, în loc de
rostogolire) pe calea de rulare;
- atât pe bile cât şi pe căile de rulare se văd urme de deformare prin
alunecare a materialului, de curgere a acestuia, indicând că temperatura lor a
depăşit la un moment dat 300°C.

222
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 4.126. Distrugere cu cauze multiple [360]
Fără informaţii suplimentare asupra funcţionării întregului sistem şi a
operaţiei de montaj (care foarte probabil nu a fost verificată) nu se poate spune cu
exactitate care a fost punctul de plecare în dezvoltarea acestui proces complex de
deteriorare.
Rulmentul din figura 4.127 are urme vizibile de coroziune. Etanşarea a fost
ineficientă, iar atât rulmentul cât şi lubrifiantul au fost contaminaţi cu apă şi particule
solide. Trebuie verificat ce materiale au fost folosite pentru etanşare şi dacă
sunt compatibile cu lubrifiantul şi cu materialele rulmentului (inele, corpuri de
rostogolire, colivie, niturile coliviei
etc.). Dacă se constată că
s-au respectat condiţiile proiectului,
este posibil ca temperatura
atinsă în rulment să fi fost
atât de mare încât etanşarea nu
a mai putut lucra (s-a rigidizat,
s-a înmuiat, s-a dilatat prea
mult, a mărit apăsarea pe suprafaţa
metalică şi a început să
fie sfâşiată etc.). Contaminarea
cu apă a dus la scăderea drastică
a vâscozităţii lubrifiantului
şi rezultatul a fost un spalling
prematur.
Fig. 4.127. Coroziune în funcţionare a unui rulment,
după impurificarea lubrifiantului cu apă [360]

224
Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
5.1. Introducere
Dezvoltarea transmisiilor cu roţi dinţate sau a angrenajelor a depins de
progresele făcute în domeniul tehnologic, în special pentru maşini-unelte
specializate, pentru danturare. Din motive tehnologice şi funcţionale, profilul
evolventic este cel mai des utilizat, deşi mai există şi alte forme pentru profilul
dinţilor: cicloidal, arc de cerc etc.
Transmisiile cu roţi dinţate au un domeniu foarte larg de utilizare, viteze
periferice ale roţilor între 2 m/min şi 90 m/s, puteri între 0,0001 kW pentru
mecanică fină şi 10000 kW în industria grea. Dacă se respectă condiţiile de
proiectare, execuţie, montaj şi exploatare, fiabilitatea lor este mai mare decât a altor
tipuri de transmisii la aceiaşi parametri de lucru.
Avantajele transmisiilor cu angrenaje sunt: siguranţa în funcţionare, raport
de transmitere constant (fără alunecări), randament ridicat (η=0,90...0,98), posibilităţi
de proiectare pentru diferiţi parametri de intrare şi ieşire (viteze unghiulare şi
momente de torsiune), gabarit redus, adaptabilitate la integrarea într-un ansamblu.
Dezavantaje pot fi considerate; preciziile înalte de prelucrare şi montaj.
Există firme mari specializate în producerea de transmisii cu roţi dinţate pentru că,
în afara maşinilor-unelte foarte performante şi scumpe, este nevoie de o dotare
specifică pentru tratamente termo-chimice, control dimensional şi de structură,
echipament de testare. Transmisiile dinţate sunt zgomotoase şi nu pot realiza orice
raport de transmitere, deoarece numărul de dinţi pentru orice roată trebuie să fie
număr întreg.
5.2. Principii de proiectare şi aspecte caracteristice contactului
dinţilor în angrenare
Primele calcule de rezistenţă sunt legate de construcţia angrenajelor utilizate
în construcţia morilor şi maşinilor cu abur.
Ca rezultat al eforturilor conjugate ale practicii şi teoriei angrenajelor, de-a
lungul aproape două secole, se poate afirma astăzi ca principalele tipuri de
solicitare ale angrenajelor sunt:
a) solicitarea la încovoiere (rezistenţa la încovoiere la piciorul dintelui),
b) solicitarea la presiunea de contact a flancurilor conjugate,
c) uzarea flancurilor,
d) solicitarea termică.

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
225
Fig. 5.1. Noile standarde ISO pentru evaluarea prin calcul a angrenajelor
Familia de standarde ISO 6336 (Fig. 5.1) asigură o metodă prin care se pot
compara proiectele diferitelor angrenaje cu roţi dinţate, dar nu intenţionează să
asigure performanţa sistemelor cu angrenaje; nu intenţionează să fie folosită de
către publicul larg, dar poate fi utilizată de proiectantul experimentat pentru a
selecta valori rezonabile pentru factorii din formulele date, bazate pe cunoaşterea
proiectelor similare şi având conştiinţa efectelor acestora. Formulele din ISO 6336
au drept scop să stabilească o metodă uniform acceptată pentru calcularea
rezistenţei la pitting şi a capacităţii de rezistenţă la încovoiere pentru angrenaje
cilindrice cu dinţi evolventici, drepţi şi înclinaţi.
Rezultatele calculelor de evaluare, făcute după această metodă, sunt în bună
concordanţă cu metodele anterior acceptate de calcul al angrenajelor [54, 69, 128,
182] pentru unghiuri de angrenare până la 25° şi unghiuri de înclinare a danturii
până la 25°. Pentru unghiuri de angrenare şi unghiuri de înclinare a danturii mai
mari, tendinţele produselor unor factori de influenţă privind forma dintelui,
gradul de acoperire şi înclinarea danturii, atât la încovoiere ( YF
⋅ Yε
⋅ Yβ
) cât şi la
pitting ( Z ⋅Z ⋅ Z ), nu sunt similare cu cele ale metodei din familia de standarde
H
ε
β
ISO 6336. Utilizatorul este avertizat că atunci când metodele din ISO 6336 sunt
folosite pentru alte unghiuri de angrenare şi de înclinare a danturii, rezultatele
calculate vor necesita să fie confirmate de experienţă [367-369].
Formulele din ISO 6336 nu sunt aplicabile roţilor dinţate cu dinţi drepţi sau
înclinaţi, dacă este îndeplinită oricare din următoarele condiţii:
- gradul de acoperire frontal este mai mic de 1,0 sau mai mare de 2,5;
- există interferenţă între vârfurile dinţilor şi piciorul dintelui;
- dinţii sunt ascuţiţi;
- jocul este zero;
- pata de contact este prea mică;
- dinţii sunt obţinuţi prin sinterizare sau forjare;
- la viteze mici pe cercul de rostogolire (orietativ, sub 1m/s), pentru că
sarcina pe angrenaj este limitată, în acest caz, şi de uzura abrazivă.

226
Deteriorări în tribosisteme
Formulele de evaluare din ISO 6336 nu sunt aplicabile altor tipuri de
deteriorări ale dinţilor cum ar fi curgerea plastică, scuffingul, exfolierea stratului
tratat termo-chimic, griparea şi uzura; nu sunt aplicabile în condiţii de vibraţii în
care ar putea exista o rupere nepredictibilă a profilului. Formulele pentru calculul
rezistenţei la încovoiere sunt aplicabile ruperii la baza dintelui, dar nu sunt
aplicabile ruperilor pe suprafaţa de lucru a dinţilor, ruperii coroanei roţii sau a
corpului roţii în carcasă sau pe arbore.
Procedurile din ISO 6336 asigură formule de evaluare pentru calculul
capacităţii portante, pe baza pitting-ului şi ruperii la baza dintelui.
ISO 6336 nu cuprinde relaţiile pentru:
- rezistenţa la scuffing pe dinţii roţilor cilindrice pentru că în prezent există
o concordanţă insuficientă în ceea ce priveşte metoda de proiectare a roţilor dinţate
cilindrice pentru a rezista la deteriorarea prin scuffing;
- rezistenţa la uzură (mai ales pentru dinţii cu duritate superficială mică sau
roţile cu lubrifiere neadecvată);
- micro-pitting, care este un tip suplimentar de deteriorare a suprafeţei care
poate apărea pe dintele roţii;
- niveluri de tensiuni mai mari decât cele admisibile pentru 10 3 cicluri sau
mai puţin, deoarece tensiunile în acest interval depăşesc limita de elasticitate a
dintelui la încovoiere sau pentru tensiunea de compresiune pe suprafaţă. În funcţie
de material şi de sarcina impusă, un singur ciclu de solicitare mai mare decât
nivelul limită al rezistenţei obţinut pentru o durabilitate limitată caracterizată prin
N

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
227
• - variaţii în lubrifiere şi în mentenanţă, pe durata serviciului roţilor.
În funcţie de viabilitatea ipotezelor pe care se bazează calculele (de exemplu,
ipoteze asupra încărcării) şi în acord cu cerinţele de fiabilitate (consecinţele
apariţiei deteriorărilor), se alege un coeficient de siguranţă corespunzător.
În acest capitol sunt prezentate preponderent deteriorările tribologice ale
roţilor executate din aliaje metalice (oţeluri şi aliaje neferoase), deşi aceste elemente
de maşini sunt astăzi fabricate şi din materiale sinterizate, polimeri sau compozite
cu matrice polimerică.
În Tabelul 5.1 sunt trecute familiile mari de oţeluri utilizate pentru
prelucrarea roţilor dinţate.
Tabelul 5.1. – Materiale pentru roţi dinţate
Materialul
Tipul
Oţeluri carbon cu conţinut mic de oţeluri carbon cu conţinut redus de carbon,
carbon, normalizate / oţeluri laminate şi normalizate
turnate normalizate
oţeluri turnate
Fonte turnate
fonte maleabile negre turnate (structură perlitică)
fonte nodulare turnate (structură perlitică,
bainitică, feritică)
fontă cenuşie turnată
Oţeluri durificate în miez, laminate oţeluri carbon, oţeluri aliate
Oţeluri durificate în miez, turnate oţeluri carbon, oţeluri aliate
Oţeluri laminatedurificate în cutie
Oţeluri laminate sau turnate, durificate superficial cu flacără sau prin inducţie
Oţeluri laminate nitrurate / de oţeluri de nitrurare
nitrurare, oţeluri nitrurate durificate oţeluri durificate în miez
în miez
Oţeluri laminate, nitrocementate oţeluri durificate în miez
Având în vedere diversitatea mărcilor de oţel pentru roţi dinţate, ISO 6336-5
propune o evaluare a tensiunilor limită, nu pentru fiecare marcă, ci în funcţie de
duritatea superficială, obţinută pe flancul roţilor, de forma:
σHlim
⎫ ⎪
⎬ = A ⋅ x +
σFlim
⎪⎭
B
(5.2)
în care x este duritatea superficială, exprimată în unităţi HBW sau HV, iar A şi B
sunt constante (date în standard). Intervalele de duritate sunt restricţionate de
valorile minime şi maxime, iar extrapolarea nu este recomandată. Sunt definite tot
în acest standard trei clase de calitate:
- ML pentru cerinţe modeste asupra calităţii materialului şi asupra
procesului de tratament termic pe durata prelucrării roţii;
- MQ pentru cerinţe care pot fi realizate de producătorii cu experienţă, cu
costuri moderate.
- ME reprezintă cerinţele care trebuie îndeplinite când se cere un grad
ridicat de fiabilitate în funcţionare.

228
Deteriorări în tribosisteme
ISO 6336 este destinat în primul rând pentru verificarea capacităţii de încărcare
a roţilor dinţate pentru care sunt disponibile date prin modul de proiectare
detaliată. Datele disponibile în etapa primară de proiectare sunt de obicei puţine şi
de aici necesitatea ca, în această etapă, să se folosească aproximaţii sau valori
empirice pentru unii factori. Pentru domenii de aplicaţii date sau pentru calcule
grosolane, este deseori permis să se înlocuiască unii factori cu unitatea sau cu alte
constante, dar coeficientul de siguranţă ar trebui crescut în mod adecvat. O
evaluare mai precisă este posibilă când sunt încheiate prelucrarea şi controlul,
pentru că atunci sunt disponibile datele obţinute prin măsurare directă.
În Fig. 5.2 este prezentată o hartă a distrugerilor unui angrenaj [37], funcţie
de viteza periferică şi de sarcina aplicată. Forma domeniilor este doar sugestivă,
mulţi alţi factori ducând la schimbarea formei şi dimensiunilor fiecărei zone
(calitatea lubrifiantului, temperatura, agenţi mecanici şi chimici etc.).
Fig. 5.2. Model al domeniilor de rezistenţă pentru un angrenaj [311]
Proiectarea angrenajelor cu roţi
dinţate se face, pentru aplicaţii obişnuite,
prin îndeplinirea simultană a
condiţiei de rezistenţă la solicitarea de
contact şi cea de rezistenţă la oboseală
de încovoiere la baza dintelui [69, 182].
Necesitatea îndeplinirii simultane a
acestor două condiţii de rezistenţă a
fost demonstrată experimental cu ajutorul
modelor din materiale plastice
tenso-sensibile. În Fig. 5.3 se observă
o concentrare a tensiunilor, atât în
zona de contact cu dintele pereche,
cât şi la baza dintelui. Pentru
Fig. 5.3. Starea de tensiuni
pe un dinte [182]

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
229
aplicaţii speciale proiectarea devine mai restrictivă; de exemplu pentru angrenaje
lente se face un calcul de uzură în regim termic [54, 144].
Pentru a exemplifica complexitatea solicitărilor dintr-un angrenaj sunt prezentate
unele caracteristici ale unui angrenaj, proiectat cu ajutorul soft-ului ACTIS
(Fig. 5.4) [69]. Deşi presiunea hertziană de-a lungul segmentului de angrenare nu se
modifică semnificativ pentru cele două mărci de lubrifiant (~710MPa) pentru care
s-a rulat programul, calitatea acestora influenţează mult grosimea peliculei, şi mai
puţin temperatura suprafeţei, având în vedere proprietăţile termice apropiate ale
fluidelor lubrifiante (Tabelul 5.2).
Regimul de lubrifiere s-a evaluat cu ajutorul parametrului λ,
hmin
λ=
(5.3)
2 2
R + R
în care
h min
q1
este grosimea minimă a peliculei lubrifiante, R = R + R 2 este un
q2
2 2
q q1 q
parametru al rugozităţii echivalente a suprafeţelor, calculată cu valorile abaterilor
medii pătratice ale înălţimilor rugozităţii pentru fiecare din suprafeţele în contact,
fiind numită şi rugozitate compusă [211, 281]. Regimul mixt sau cel limită se
caracterizează prin λ=0,8...3 . Peste această valoare, regimul de lucru poate genera
peliculă completă. În funcţionare, parametrul λ se poate modifica din mai multe
cauze: schimbarea profilelor suprafeţelor, modificarea calităţii lubrifiantului (prin
variaţia vâscozităţii dar şi prin degradarea termo-mecanică a fluidului). Un rodaj
bine condus la tribosisteme tip angrenaje, determină micşorarea numitorului
parametrului λ, rezultând o generare a regimului fluid chiar la o valoare mai mică
a grosimii minime a peliculei.
Din Tabelul 5.3 se observă că lubrifiantul AGMA EP poate promova un
regim cu peliculă totală, în timp ce lubrifiantul multigrad 75W140 (ambele din baza
de date a soft-ului), din cauza vâscozităţii reduse în funcţionare, generează un
regim mixt, şi deci posibilitatea iniţierii încă de la începutul funcţionării a
proceselor de uzură sau de aderenţă.
Din acest exemplu de calcul rezultă importanţa calităţii lubrifiantului pentru
transmisia cu angrenaje, dar şi problematica deteriorărilor cauzate de o lubrifiere
necorespunzătoare.
Tabelul. 5.2. Caracteristicile lubrifianţilor
utilizaţi în calculul angrenajului din Fig. 5.4.
Vâscozitate cinematică,
[m 2 /s]
Conductivitate
termică,
Căldură
specifică
Lubrifiant 40ºC 100ºC
[W/(m.s)] [J/(kg.ºC)]
AGMA EP 8.03⋅10 3 3,57⋅10 2 1,26⋅10 -1 1,89⋅10 -3
75W140 1.77⋅10 2 2.52 1,26⋅10 -1 1.91⋅10 -3

230
Deteriorări în tribosisteme
parametrii angrenajului
număr de dinţi: z 1 =21, z 2 =66
modul m=5mm
unghiul de angrenare α=20º
lăţimea roţii b= 40mm
putere 1kW
turaţie n=750 rot/min
2 2
q q1 q
R = R + R 2
(rectificare)
= 0,8...1,8 µm
a) 75w140 b)AGMA EP
Fig. 5.4. Caracterizarea contactului roţilor dinţate având parametrii daţi în stânga-sus
Tabelul. 5.3
LUBRIFIANT
h min
[µm]
η
Temperatura Grosmea
[Pa.s]
λ pe suprafaţă [ 0 C] peliculei, [µm]
Pinion Roata Min Max
AGMA EP 2.472⋅10 2 7.21 4,01 66.20 65.12 7.21 13.8
75W140 1.512 2.12 1,17 65.11 63.25 2.12 3.50

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
231
5.3. Procese de deteriorare în angrenaje
În literatura de specialitate există mai multe variante de clasificare a deteriorărilor
angrenajelor [63, 69, 144, 240]. AGMA (American Gear Manufacteres Association)
[365] recunoaşte patru tipuri
Grupa de Moduri de deteriorare
deteriorări (moduri particulare)
de deteriorare a roţilor dinţate: uzura,
Oboseală Prematură
oboseala superficială, deformarea
de
Normală (fisuri la piciorul dintelui,
încovoire fisuri în profil, la capetele dinţilor) plastică şi ruperea, şi o categorie în
Macropitting (non-progresiv,
care sunt incluse forme complexe, ca
Oboseală progresiv, spalling, flaking)
rezultat al suprapunerii a două sau
de contact Micropitting
mai multe tipuri, cu ponderi diferite
Oboseală în substrat
Adeziune
şi orice alt tip care nu poate fi
Abraziune
încadrat în primele patru.
Uzură Coroziune
Fretting
O altă variantă de clasificare a
Lustruire (uşoară, moderată, severă) deteriorărilor este dată în Fig. 5.5.
Electro-„pitting”
Figura 5.6 arată ponderea modurilor
de deteriorare, aşa cum a fost pre-
Cavitaţie
Eroziune
Scuffing Scuffing
zentată de directorul tehnologic de la
Rupere fragilă
Lube Techni-Gram [363], în anul 2000.
Suprasarcină
Rupere mixtă
Rupere ductilă
Deteriorările roţilor dinţate au fost grupate
în patru categorii, dar studiind Ta-
Deformare plastică (curgere, curgere la
temperaturi ridicate, indentare, laminare, belul 5.4 care prezintă o detaliere pentru
rippling, ridging, subtăiere, interferenţă)
fiecare dintre aceestea, se observă că
Fisurări Fisuri de călire
sunt cuprinse aproape toate procesele
Fisuri de rectificare
Fisuri în coroana dinţată
de deteriorare incluse în sistematizarea
Separare miez - strat superficial
Fig. 5.5. O variantă de clasificare a
deteriorărilor roţilor dinţate după modul de
deteriorare [240].
ISO, cu excepţia celor cauzate de trecerea
curentului electric, cavitaţie, eroziune
şi coroziune. Având în vedere discuţiile
privind deteriorarea prin pierdere
de material din stratul superficial, eroziunea şi cavitaţia ar putea să fi fost incluse în
uzura abrazivă.
Clasificarea deteriorărilor angrenajelor din Fig. 5.7 este realizată pe baza comentariilor
şi descrierilor din standardul ISO 10825:1995, Gears – Wear and damage to
gear teeth – terminology [325].
Fig. 5.6. Ponderea deteriorărilor roţilor dinţate în funcţie tipul
procesului de deteriorare dominant [363]

232
Deteriorări în tribosisteme
Tabelul 5.4
Ruperi
Oboseală
superficială
Uzură
Ruperea dintelui prin oboseală 32,8%
Ruperea butucului roţii 4,0%
Ruperea dintelui la suprasarcină 19,5%
Ruperea butucului roţii la suprasarcină 0,6%
Ruperea unor bucăţi din dinte, „ciobire” 4,3%
Spalling 6,8%
Pitting 7,2%
Spalling şi pitting 6,3%
Uzură abrazivă 10,3%
Uzură adezivă 2,9%
Deformări plastice 5,3%
1. Deteriorări
superficiale
Uzură
Uzură normală (uzură de rodaj)
Uzură moderată
Polişare (lustruire, polishing)
Uzură abrazivă
Uzură excesivă (severă)
Zgâriere moderată (scoring)
Zgâriere severă
Uzură de interferenţă
Coroziune Coroziune chimică
Fretting
Scaling
Supraîncălzire
Eroziune Cavitaţie
Eroziune
Eroziune electrică
2. Scuffing
3. Deformaţii
permanente
Indentare
Deformare
plastică
Deformare plastică la şoc
Deformare plastică
prin laminare
4. Oboseală
superficială
5. Fisuri şi
ruperi
6. Ruperea
dinţilor
Rippling
Ridging
Nervurări (bavuri)
Pitting Pitting iniţial
Pitting progresiv
Micropitting
Flaking (flake pitting)
Spalling
Fragmentarea (distrugerea)
stratului durificat superficial
Fisuri de călire
Fisuri de rectificare
Ruperi prin oboseală
Rupere la
suprasarcină
Rupere fragilă
Rupere ductilă
Rupere semi-fragilă
Forfecarea dintelui
Rupere după deformare plastică
Rupere la oboseală Oboseală de încovoiere
Ruperea dintelui
Fig. 5.7. Grupe de procese de deteriorare conform ISO

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
233
Un alt criteriu de clasificare are în vedere cauza care a declanşat procesul de
deteriorare (Fig. 5.8):
- deteriorări din cauza erorilor de proiectare: acestea sunt mult mai frecvente
decât în cazul rumenţilor);
- deteriorări din cauze tehnologice (modificări locale ale proprietăţilor materialului,
tratament termic neadecvat şi/sau incorect condus, rectificări severe etc.);
- deteriorări în exploatare;
- deteriorări produse din cauza montajului neîngrijit.
Tabelul 5.5 detaliază graficul din Fig. 5.8 se poate observa ponderea mare a
lubrifierii neadecvate în exploatare (puţin peste 50%), ceea ce explică dinamica
pieţei lubrifianţilor pentru transmisii dar şi a cercetării în domeniu.
Fig. 5.8. Ponderea deteriorărilor roţilor dinţate în
funcţie de cauze [363]
EXPLOATARE
TRATAMENT
TERMIC
PROIECTARE
PRELUCRARE
MATERIAL
Tabelul 5.5
Montaj incorect 11,2%
Lubrifiere necorespunzătoare 16%
Suprasarcină continuă 25%
Şoc 8,9%
Distrugerea lagărelor 10,7%
Contaminare 1,4%
Erori de operator 0,3%
Manipulare incorectă 1,2%
Durificare necorespunzătoare 5,9%
Adâncime de cementare insuficientă 4,8%
Duritate insuficientă în în miez 2,0%
Adâncime de cementare prea mare 1,8%
Revenire necorespunzătoare 1,0%
Duritate excesivă în miez 0,5%
Deformare 0,2%
Specificaţii de tratament neadecvat 2,5%
Soluţie neadecvată 2,8%
Erori de selectare a materialului 1,6%
Rectificare în regim prea sever 0,7%
Urme de scule şi ciupiri 0,7%
Defecte în oţel 0,5%
Erori de compoziţie 0,2%
Defecte de forjare 0,1%

234
Deteriorări în tribosisteme
În exploatare şi la montaj intervin foarte mulţi factori care duc la căderea
unui angrenaj. În orice organizaţie în care activitatea include utilizarea acestor
transmisii este foarte utilă o bază de date care să le consemneze defectările, un
raport asupra posibilelor cauze şi felul în care soluţiile recomandate au afectat
durabilitatea şi performanţele. Este foarte importantă creşterea calificării şi implicării
personalului din sectorul de exploatre şi întreţinere. Unele firme s-au specializat
în evaluarea riscului, în expertizarea accidentelor şi oferirea de soluţii pentru a
reduce probabilitatea de repetare, altele şi-au creat propriul departament de
analiză şi prevenire a întreruperii activităţii, pe baza experienţei particulare.
În această lucrare procesele de deteriorare sunt analizate conform clasificării ISO,
incluzând totuşi scuffing-ul la procesele de uzură adezivă. Având în vedere că
mecanismele de deteriorare au fost descrise şi analizate în capitolul 2, în continuare vor fi
prezentate multe exemple comentate care să faciliteze recunoaşterea tipului predominant
de deteriorare şi identificarea cauzei sau cauzelor primare care l-au iniţiat şi dezvoltat.
5.4. Ruperea dinţilor
Există două tipuri de bază ale procesului de rupere a dinţilor, unul rezultând
din şoc mecanic, celălalt din oboseală.
5.4.1. Rupere la şoc sau la suprasarcină
Şocul sau suprasarcina cu şoc poate apărea dintr-un salt al momentului de
torsiune, deseori asociat cu defectarea maşinii conduse prin transmisia dinţată. În
aceste cazuri, suprafeţele arată o rupere casantă, cu nici o urmă de fisură de
oboseală şi, de obicei, unul sau doi dinţi sunt afectaţi. În afară de dinţii afectaţi,
ceilalţi sunt buni şi fără urme de fisuri (Fig. 5.9). Efecte similare apar şi dacă un
corp străin, dur şi relativ mare, intră în angrenare. Acest lucru se observă din
natura amprentei pe dintele rupt şi corpul care a declanşat ruperea poate fi regăsit
(întreg sau fragmentat) pe fundul băii de ungere sau în filtre. Alte exemple de
rupere la şoc sau la suprasarcină sunt date în Fig. 5.10 şi fig. 5.11.
Fig. 5.9. Rupere fragilă (bruscă) a
unui colţ de dinte. Şocul a acţionat
doar pe o porţiune din lungimea
dintelui. [336]

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
235
Fig. 5.10. Şoc sau suprasarcină periodică [357], cu frecvenţa un multiplu
al turaţiei arborelui roţii
Fig. 5.11. Ruperea dinţilor la marginea
pinionului, cauzată de nealiniere şi/sau de
preluarea sarcinii pe o lungime mult mai
mică decât cea a dintelui [319]
5.4.2. Deterioarea prin oboseală de încovoiere
Oboseala de încovoiere este o cauză a ruperii dinţilor. Forma piciorul
dintelui este un puternic concentrator de tensiune şi este solicitat cu tensiuni mari
de încovoiere pulsatorie (Fig. 5.12).
Ruperea începe cu iniţierea unei fisuri localizată la baza dintelui şi care se
propagă în baza acestuia, până la ruperea completă. Fisura creşte până când
secţiunea rămasă nu mai poate transmite sarcina, rupându-se brusc. Secţiunea de
rupere la oboseală este nedeformată, netedă şi cu o granulaţie cu atât mai fină cu
cât viteza de propagare a fisurii a fost mai mică. Peste această fisură de oboseală se

236
Deteriorări în tribosisteme
suprapune o uzură de coroziune de contact (accelerată dacă vibraţiile au amplitudini
mari). Ruperea prin oboseală se caracterizează prin linii de contur cvasi-concentrice
cu locul de iniţiere a fisurii şi o zonă rugoasă, caracteristică ruperii fragile.
Când ruperea apare din cauza oboselii, pe dinţii învecinaţi cu cel rupt, există
deja fisuri în stadiu incipient de dezvoltare. Următoarele fotografii arată distrugeri
prin ruperea dinţilor prin oboseală de încovoiere (Fig. 5.13...Fig. 5.21).
Fig. 5.12. Dinte rupt prin oboseală de încovoiere. Se observă cele două aspecte tipice:
o suprafaţă mai netedă, obţinută prin propagarea ciclică
a fisurii şi suprafaţa caracteristică ruperii fragile – rugoasă. [357]
Fig. 5.13. Rupere din
cauza oboselii de
încovoiere [81]
Fig. 5.14. Rupere tipică a
unui dinte, cauza fiind
oboseala de încovoiere la
baza dintelui [2]

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
237
Fig. 5.15. Rupere parţială a unui dinte. Se observă iniţierea fisurii
de oboselă şi apoi ruperea fragilă. [81]
Fig. 5.16. Un dinte rupt din cauza oboselii de încovoiere. Se observă că dinţii alăturaţi au şi
ei fisuri de oboseală, dezvoltate în diverse stadii. [319]
Fig. 5.17. Fisură de
oboseală [38]
Fig. 5.18. Fisura de oboseală sugerează un
material fragil, posibil cu defecte de compoziţie,
având în vedere forma şi direcţia fisurii. [38]
Fig. 5.19. Fisurarea unui dinte
din cauza oboselii premature.
Angrenajul a fost oprit înainte
de ruperea dintelui [258]

238
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 5.20. Dinţi rupţi pe o roată conică cu dinţi curbi (Spiromatic) [339]
a) Aspect macro al ruperii b) detaliu
Fig. 5.21. Oboseală de încovoiere pe o roată dinţată cilindrică cu dinţi înclinaţi, din cauza
tensiunilor alternante (roata funcţionează în ambele sensuri de rotaţie [81]
5.5. Oboseala superficială la roţi dinţate
Oboseala de contact poate avea forme particulare în funcţie de aspect şi de
evoluţia acestuia în timpul funcţionării:
- macropitting (vizibil cu ochiul liber),
- pitting şi
-micro-pitting.

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
239
Micro-pitting-ul este un tip
de uzură de oboseală superficială,
sub formă de pete gri, în condiţii
de lubrifiere cu pelicule prea subţiri
(Fig. 5.22a). Suprafaţa arată ca
probele metalografice, după atac
chimic şi prezintă şiruri de ciupituri
care uneori urmăresc muchiile
subţiri lăsate de sculă sau alte
neregularităţi ale profilului. Apare
de obicei la piciorul dintelui conducător
dar se poate iniţia şi pe
cap. Mărită, suprafaţa dintelui a-
pare cu micro-cratere fine, care au
sub 0,5µm adâncime (Fig. 5.22b).
Cauzele pot fi sarcini mari şi generare
de căldură, care, la rândul lor,
reduc vâscozitatea lubrifiantului,
provocând trecerea spre un regim
mixt de ungere. Remediul îl constituie
prelucrarea mai bună a
suprafeţei, prin honuire sau rectificare,
prin rodaj controlat, rezultând
o conformabilitate mai bună
a dinţilor şi reducând generarea
de suprasarcini locale şi căldură,
a) Aspect macro
b) Detaliu din a)
Fig. 5.22. Micro-pitting [5]
distribuind uniform sarcina pe dinte. Micropitting-ul este minimizat prin reducerea
temperaturii lubrifiantului. Uneori zonele cu micropitting sunt polişate în
timpul funcţionării, dacă sarcina şi temperatura nu depăşesc anumite valori.
Fig. 5.23. Micropitting pe urmele
sculei aşchietoare [2]

240
Deteriorări în tribosisteme
Micropitting-ul poate apărea şi pe urmele sculei aşchietoare (Fig. 5.23), dacă
prelucrarea este grosolană. Acest tip de distrugere poate evolua în două moduri: se
poate accentua până la pitting excesiv, mai ales în cazul materialelor relativ moi
sau acest tip de pitting incipient poate dispărea, parţial, în cazul unui rodaj bine
controlat. Este evident că o suprafaţă de dinte cu asemenea proeminenţe din cauza
sculei aşchietoare ar necesita o operaţie de finisare (rectificare, honuire sau rodaj).
Micropitting-ul are aspecte caracteristice în funcţie de material şi de
tratamentul aplicat acestuia. Astfel, micro-pitting-ul a fost din ce în ce mai des
observat pe suprafeţele roţilor dinţate prelucrate din oţeluri cementate în cutii (Fig.
5.23). În trecut acesta era considerat o uzură secundară, analiza fiind focalizată pe
procesul macroscopic de oboseală. Utilizarea pe scară largă a oţelurilor de
cementare, cu grad înalt de puritate, şi utilizarea lubrifianţilor special formulaţi
pentru a împiedica uzura adezivă (scuffing-ul) au relevat faptul că pitting-ul
macroscopic poate fi iniţiat din micro-cratere de suprafaţă sau din defecte similare
ale suprafeţei. Utilizarea lubrifianţilor cu aditivi EP eficienţi reduce dramatic
posibilitatea de iniţiere a scuffing-ului dar măreşte tendinţa de dezvoltare a
micropitting-ului. Deşi specialiştii au efectuat teste numeroase privind influenţa
lubrifiantului asupra micropitting-ului, mecanismul de influenţare a procesului de
deteriorare de către fluid nu este pe deplin cunoscut.
a) b)
Fig. 5.24. Micropitting pe oţel cementat; a) iniţierea micro-pitting-ului pe asperităţile rămase
de la procesul de rectificare, b) secţiune printr-o zonă apropiată de diametrul de rostogolire
în care se observă o propagare a fisurilor în adâncimea stratului, înainte de detaşarea
particulei de uzură. [240]
Metodele de examinare sugerează că morfologia fisurilor care provoacă
macropitting-ul şi cea a fisurilor tipice micropitting-ului sunt similare, principala
diferenţiere fiind scara. Fisurile se dezvoltă în plane înclinate faţă de suprafaţa
materialului cu unghiuri cuprinse între 30 şi 70º, în funcţie de zona de pe înălţimea
flancului, de condiţiile de ungere şi de designul roţii flancului. După ce fisura
creşte (5...10 µm la micro-pitting, mult mai mult la macropitting), planul de
fisurare îşi modifică direcţia, devenind aproape paralel cu suprafaţa. La microcratere
fisura se ramifică, una din ranuri continuând să se propage înspre materialul
de bază, formând asftel premisele pentru formarea unui nou micro-crater.
Primele etape de dezvoltare a procesului de pitting depind mult de defectele de
suprafaţă (asperi-tăţi, neumiformităţi structurale etc.).

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
241
Lubrifiantul poate interacţiona
chimic cu suprafaţa rămasă după detaşarea
particulei de uzură, putând genera
fisuri de coroziune, atacul chimic al
suprafeţei sau formarea unor compuşi
chimici „de placare”, care modifică condiţiile
de contact sau poate cauza deschiderea
fisurilor din substrat din cauza
presiunii mari.
Pitting-ul (Fig. 5.25)
Apariţia pitting-ului este grăbită
de mişcarea combinată de rostogolire
cu alunecare, mai accentuată la extremităţile
dintelui, spre cap sau spre picior
(Fig. 5.26). În Fig. 5.27 se observă: a)
mai multe fisuri de oboseală, în diverse
stadii de dezvoltare: primele din dreapta
sunt incipiente, urmează un microcrater,
şi o altă fisură mai dezvoltată, b)
o imagine mărită a zonei rămase după
desprinderea particulei de uzură. În
dreapta jos a micro-craterului, desprinderea
particulei nu a eliminat total fisura,
ceea ce a rămas constituind un început
pentru o altă desprindere.
Ciupiturile apar iniţial (Fig. 5.26),
cu o probabilitate mare, pe pinion deoarece
dinţii lui sunt supuşi la un număr
mai mare de cicluri faţă de roata condusă
şi raza de curbură a profilului este mai
mică, determinând o presiune hertziană
mai mare. Duritatea mică a flancurilor
poate favoriza apariţia pitting-ului.
Viteza de dezvoltare a pittingului
depinde de mulţi factori: evoluţia
sarcinii, a temperaturii, prezenţa
particulelor de uzură, apariţia unor
fenomene de starvare, calitatea în timp
a lubrifiantului etc. Starvarea este
rezultatul îndepărtării lubrifiantului
din zona de contact şi poate avea drept
cauze o sarcină prea mare, o viteză de
funcţionare prea mare (care nu permit
Fig. 5.2.5 Aspect macro al
micro-pitting-ului [240]
Fig. 5.26. Primele ciupituri pe un pinion [24]
a)
b)
Fig. 5.27. Pitting [311]

242
Deteriorări în tribosisteme
revenirea fluidului în zona de contact, mai ales în cazul lubrifianţilor mai vâscoşi),
modificarea vâscozităţii lubrifianţilor (din cauza temperaturii sau a schimbării
parţiale a compoziţiei).
Pe suprafeţele flancurilor
active, micro-fisurile iniţiale
apar în sensul forţelor de
frecare (Fig. 5.28) [311]: a) la
roata conducătoare fisurile se
orientează spre cercul de rostogolire;
b) la roata condusă,
în sens invers. Lubrifiantul a) Dinte conducător b) Dinte condus
este presat în fisuri, favorizând
desprinderea unor
particule de material.
Fig. 5.28. Direcţia fisurilor de oboseală superficială pe
dinţii roţilor pereche
Din cauza direcţiilor relative diferite ale alunecării pe flancuri şi a deplasării
sarcinii de contact pe dinte, direcţia şi propagarea fisurii sunt afectate, rezultatul
este că pitting-ul va apărea preferenţial spre piciorul dintelui, atât la pinion cât şi la
roata condusă. Apariţia acestuia pe capul dintelui indică o alunecare relativă mare
pe această zonă a flancului, rezultat al unei anumite combinaţii pentru deplasările
danturilor roţilor în angrenare. Pitting-ul în zona cercului de rostogolire apare mai
degrabă la dantura dreaptă, când în vecinătatea polului angrenării există doar o
pereche de dinţi în angrenare care preia toată încărcarea; acesta indică fie creşterea
sarcinii peste cea luată în calcul la proiectare, fie o rezistenţă la oboseală de contact
mai mică decât cea luată în calcul, pentru materialul roţii.
Particule rezultate din pitting (Fig. 5.29) sunt dure (ecruisate la trecerea
repetată prin contact), cu muchii ascuţite şi pot iniţia uzură abrazivă chiar în cazul
unei lubrifieri corecte. Se recomandă filtrarea lubrifiantului şi captarea particulelor
în baia de ulei cu mini-magneţi permanenţi.
Fig. 5.29. Forma particulelor de uzură rezultate în urma procesului de
oboseală şi a antrenării ulterioare în contat [311]

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
243
Dacă ciupiturile sunt puţine şi nu progresează, sau progresează foarte lent,
angrenajul poate fi lăsat să funcţioneze. La angrenajele cu durată mare de serviciu,
se recomandă monitorizarea apariţiei şi dezvoltării pitting-ului: există chiar norme,
stabilite experimental, după care un angrenaj sau o roată se poate menţine sau nu,
în exploatare. Ele includ numărul de ciupituri şi proporţia lor pe unitatea de suprafaţă.
Roţile dinţate cu pitting extins, din figurile 5.31…5.35, trebuiau de mult
înlocuite.
a)
b)
c)
Fig. 5.30. Secţiuni prin micro-cratere de spalling
aproape de diametrul de rostogolire [146]
O formă particulară de oboseală
a flancurilor dinţilor roţilor este
spalling-ul (vezi Capitolul 2). Craterul
format prin spalling are o suprafaţă
înclinată la ~33º în partea
din spate şi un perete mai abrupt,
înclinat la ~53º în partea din faţă.
Fig. 5.30 arată trei micro-cratere de
spalling: a) materialul nu este încă
detaşat dar se observă fisurile şi se
poate estima forma particulei detaşate,
b) procesul tip spalling a progresat
şi s-au detaşat câteva particule
de uzură, craterul nefiind în
întregime format; pereţii craterului
au fisuri care vor propaga detaşarea
de material la următoarele solicitări;
c) formarea micro-craterului prin
detaşarea materialului sub formă de
particule de uzură şi amorsarea
unor surse de deteriorare – vezi
fisura din dreapta fotografiei.
Suprafeţele active ale dinţilor
au o uzură excesivă de ciupitură
dacă tensiunea de contact este mare.
La danturile nedurificate pitting-ul
incipient asigură deseori un proces
corectiv al nealinierii şi al erorilor
minore de profil. După un asemenea
pitting, dintele apare mai neted.
Dacă se monitorizează procesul la
intervale egale de timp, se poate înregistra
frecvenţa apariţiei ciupiturilor
şi se poate constata dacă aceasta
scade sau nu, cu timpul de funcţionare.
Pitting-ul progresiv, asociat cu
o suprasarcină continuă, se va
înrăutăţi şi poate duce, eventual, la
ruperea dinţilor.

244
Deteriorări în tribosisteme
Pentru a întârzia apariţia pitting-ului se limitează tensiunile maxime de
contact la valori admisibile [69, 182, 368, 371].
Fig. 5.31. Pitting pe flancul unui dinte.
Se observă concavităţi mici dar şi
micro-cratere extinse prin detaşarea
materialului deja slăbit dintre ele. [319]
a) Pitting sever din cauza adâncimii
mari a micro-craterelor. Din forma şi
mărimea acestora s-ar deduce o suprasarcină
pe partea stângă a dintelui şi
un material prea moale pentru caracteristicile
de putere ale transmisiei. [319]
b) Pitting sever [311]
Fig. 5.32. Aspecte macro ale pitting-ului

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
245
Fig. 5.33. Pitting localizat pe
un pinion conic cu dinţi curbi.
Este posibil ca un şoc sau o
suprasarcină să fi determinat
un defect de suprafaţă, care a
fost apoi sursa de iniţiere a
oboselii premature. [360]
Fig. 5.34. Proces tipic de
pitting agresiv [360]
Fig. 5.35. Pitting agresiv (ciupituri adânci şi cu suprafeţe mari, rezultate din dezvoltarea şi
unirea zonelor deteriorate) [81]

246
Deteriorări în tribosisteme
Macro-pitting-ul are trei grade de evaluare, non-progresiv, progresiv, şi
exfolierea (în literatura de limbă engleză – spalling sau flaking).
Procesul non-progresiv (sau autoinhibat) constă din ciupituri mai mici de
0,5...1mm în diametru în zone localizate, acolo unde presiunea locală de contact
este mare din diverse cauze (de exemplu o abatere de profil a dintelui). După
detaşarea particulei de uzură, presiunea de contact se distribuie pe o suprafaţă mai
mare (cea din jurul ciupiturii), valoarea ei reducându-se atât de mult încât nu mai
depăşeşte limita de oboselă a materialului. Se poate spune că este vorba de o
distrugere „direcţionată”, „utilă” a contactului. După dispariţia zonelor de
presiune mare, ciupiturile nu se mai formează.
Macro-pitting-ul progresiv (numit deseori şi agresiv sau distructiv) este caracterizat
prin cratere cu diametrul mai mare de 1mm, care acoperă o parte semnificativă
a flacurilor active ale roţii. Craterele se pot uni, suprapune, formând zone
deteriorate mai mari, de forme neregulate (Fig. 5.36 şi Fig. 5.37). Deseori, un astfel
de stadiu al procesului de deteriorare este numit spalling, dar diferenţierea netă
între cele două denumiri ale oboselii superficiale, pitting şi spalling, este greu de
făcut în cazul roţilor dinţate. O altă variantă de macro-pitting – flake macropitting,
lasă pe flancuri o suprafaţă sever deteriorată prin oboseală, prin detaşarea unor
particule subţiri, craterele având o formă aproximativ triunghiulară, cu adâncime
relativ mică.
Macropitting-ul apare când fisurile de oboseală sunt iniţiate fie pe suprafaţă,
fie în substrat. Când fisurile se dezvoltă, formează o reţea care provoacă detaşarea
unei bucăţi de material cu suprafaţă mare şi o concavitate cu muchii ascuţite şi
neregulate. Rareori şi pentru anumite aplicaţii, se pot recondiţiona dinţii (Fig. 5.38).
Fig. 5.36. Pitting distructiv (sever) în zona diametrului de rostogolire,
din cauza defectelor în substrat [146]

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
247
Fig. 5.37. Detaliu de pe flancul unui dinte distrus prin pitting. Pe micro-craterele mai mari se
observă urmele specifice ruperii prin oboseală a materialului (urme concentrice zonei cu
tensiuni ridicate, de unde a început desprinderea materialului). [82]
a) cu zonă afectată de pitting b) după recondiţionare
Fig. 5.38. Roată dinţată de la o transmisie navală de ~300 kW. S-a observat că după formarea
primelor microcraterelor, se iniţiază o fisură adâncă în volumul dintelui şi acesta se rupe.

248
Deteriorări în tribosisteme
Exfolierea stratului superficial se datorează tensiunilor tangenţiale mari,
repetate pe flancuri. Aceasta apare mai ales la materiale la care, din cauza
tratamentelor, în special termo-chimice, proprietăţile mecanice ale materialului de
bază sunt mult diferite faţă de cele ale stratului superficial (Fig. 5.39). În exemplul
din Fig. 5.39a cauza poate fi un defect de tratament termic sau o alegere neadecvată
a materialului: sub stratul tratat termic sau termo-chimic materialul a rămas prea
ductil şi, din cauza alunecărilor, se produc deformări sub stratul superficial
durificat; în timp, accentuarea acestei deformări a structurii cristaline a substratului
poate duce la exfolierea stratului superficial.
a) Exfolierea pe o suprafaţă extinsă a dintelui prelucrat din oţel de tratament termo-chimic.
Dacă variaţia durităţii de la suprafaţă spre miezul dintelui are pantă prea mare (vezi curba
de călibilitate a materialului), în această zonă se pot amorsa fisuri de oboseală din cauza
diferenţelor de proprietăţi ale structurilor rezultate după tratament. Asemea straturi dure
sunt sensibile la şocuri [11].
b) exfoliere locală. cauza probabilă: suprasarcină cauzată de o nealiniere care reduce pata de
contact a dintelui [82].
Fig. 5.39. Aspecte ale exfolierii ca rezultat al oboselii stratului superficial.

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
249
5.6. Uzura abrazivă
Abraziunea roţilor dinţate este cauzată de lipsa unei pelicule lubrifiante în
funcţionare, care să permită realizarea contactului direct dintre asperităţi şi microzgârierea
suprafeţelor. În plus, regimul caracteristic de funcţionare a roţilor dinţate nu
favorizează formarea unei pelicule cu caracteristici constante (sau aproape constante),
ca la lagărele de alunecare sau la rulmenţi. Din cauza variaţiei atât a sarcinii în contact
dar şi a vitezei de alunecare, grosimea peliculei de lubrifiant oscilează, o dată cu
antrenarea dinţilor pe segmentul de angrenare (v. şi Fig. 5.4 în care este calculată
grosimea peliculei cu soft-ul ACTIS). Pe durata exploatării, în lubrifiantul transmisiei
pătrund contaminanţi solizi (praf, aşchii), cu durităţi foarte diferite (în funcţie de
aplicaţie, de materialele triboelementelor sistemului) care sunt antrenate în contact,
putând şi ele să genereze un proces abraziv. Chiar prima particulă de uzură, desprinsă
prin orice mecanism de deteriorare, va genera uzură abrazivă. Tot din cauza regimului
caracteristic de lucru urmele uzurii abrazive pe flancurile dinţilor urmează
preponderent direcţia de alunecare (Fig. 5.40, Fig. 5.45).
Uzura abrazivă este principala formă de distrugere la angrenaje deschise şi la
angrenaje lente. Pentru angrenajele închise limitarea sau reducerea uzurii abrazive
depinde de calitatea lubrifiantului şi de eficacitatea etanşărilor. Utilizarea filtrelor şi a
colectoarelor de particule de uzură, a lubrifianţilor cu vâscozitate şi indice de vâscozitate
mari, cu aditivi de extremă presiune (care formează straturi protectoare pe suprafeţele
contactului), poate menţine uzura abrazivă în limite acceptabile.
Uzura abrazivă poate fi şi o consecinţă a unei interferenţe a danturilor cauzată,
fie de o proiectare greşită, fie de anularea jocului dintre flancuri, din cauza unor
deformaţii prea mari ale arborilor, roata mai dură acţionând ca o sculă aşchietoare.
Pentru danturi tratate termo-chimic, dacă stratul superficial este subţire sau
materialul în miez este prea moale, stratul superficial se crapă şi se exfoliază sub forma
unor solzi, lăsând ciupituri extinse pe suprafaţă. Particulele de uzură rezultate sunt
mari şi dure şi vor accelera procesul de abraziune şi de desprindere.
Uzura abrazivă apare şi la un regim caracterizat prin sarcină mare şi viteză
mică, pentru că acesta nu este favorabil formării peliculei sau când lubrifiantul nu este
bine ales. De exemplu, dacă fluidul de ungere are vâscozitate prea mică, poate fi uşor
de expulzat dintre dinţi şi nu are capacitatea de a forţa intrarea în contact. Din această
frecare directă pe contact, chiar parţială, rezultă un câmp termic cu valori foarte mari,
care poate avea drept consecinţă formarea de micro-suduri care se rup la mişcare,
formând particule abrazive care vor zgâria, brăzda sau amprenta dinţii. Deteriorarea
suprafeţei este mai severă pentru materialul mai moale. La danturile durificate, stadiile
iniţiale de distrugere prin abraziune se caracterizează prin benzi sau nervuri foarte fine
pe suprafaţa flancurilor active. Exemple de forme de uzură abrazivă sunt date în
figurile 5.41…5.46.
În multe articole de specialitate uzurii abrazive i se atribuie o intensitate: de la
uşoară, moderată, până la severă [63, 81, 240].
Polişarea sau lustruirea este un proces de uzură lent, în care mişcarea relativă
a triboelementelor în contact direct determină netezirea suprafeţelor flancurilor
dinţilor. Acest proces de „finisare” în funcţionare este mai des întâlnit la angrenajele
lente, cu sarcini relativ mici, în regim limită sau mixt de ungere. Regimul limită se

250
Deteriorări în tribosisteme
obţine dacă, datorită unuia sau a unui pachet de aditivi, suprafaţa metalică este
acoperită de un strat subţire de molecule fixate fizic (adsorbţie) sau chimic
(chemisorbţie). Regimul mixt se caracterizează printr-un contact în care local, există
condiţii de formare a unei pelicule fine de fluid, restul zonelor acestuia fiind în contact
direct. În mod normal această uzură fină nu ridică probleme deosebite decât dacă
împiedică angrenajul să atingă durata de viaţă estimată la proiectare. După ce roţile au
fost lustruite, micşorarea vitezei de uzură de acest tip poate fi obţinută prin:
- utilizarea unui lubrifiant mai vâscos şi capabil, prin aditivii din formulare, să
formeze straturi limită caracterizate prin frecare redusă,
- reducerea sarcinii pe angrenaj şi/sau
- mărirea vitezei de lucru, astfel încât să poată asigura generarea unei pelicule
continue de fluid.
Fig. 5.40. Uzură abrazivă
moderată [319]
Fig. 5.41. Contaminanţi duri în
lubrifiant pe o roată cilindrică cu
dinţi drepţi: urme de de
abraziune şi indentare [319]
Uzura abrazivă moderată (Fig. 5.40) apare ca o pată de contact în care
materialul este detaşat atât pe capul cât şi pe piciorul dintelui, dar în zona diametrului
de rostogolire procesul aproape nu este vizibil. De cele mai multe ori cauza este
contaminarea lubrifiantului cu particule din exterior dar deseori este inevitabilă din
cauza variaţie în timp a vâscozităţii lubrifiantului, a vitezei angrenajului şi a

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
251
temperaturii. Dacă regimul de exploatare al angrenajului nu s-a abătut de la intervalele
luate în considerare la proiectare, apariţia acestui tip de uzură marchează apropierea
de sfârşitul duratei normale de viaţă a roţilor. Uneori uzura moderată poate fi mult
încetinită prin răcirea şi filtrarea lubrifiantului şi asigurarea unui volum suficient de
fluid în carcasa angrenajului. În unele aplicaţii se poate trece de la ungere în baie, prin
barbotare (caracterizată prin temperaturi mari ale lubrifiantului), la ungere în sistem
centralizat, cu instalaţie de răcire. Pare o investiţie mare dar când este analizată trebuie
avute în vedere şi alte aspecte: consumul energetic mai mic, creşterea timpului de bună
funcţionare a transmisiei şi a întregului sistem în care este inclusă, reducerea
cheltuielilor pentru schimbarea lubrifiantului şi pentru piese de schimb etc. O variantă
de reducere a vitezei de uzură până la nivelul „uşor” s-ar putea face prin reducerea
încărcării, dar soluţia aceasta ar putea scădea productivitatea procesului deservit de
transmisie. Pe baza analizei roţilor deja ieşite din funcţionare se pot modifica soluţia
constructivă, materialele şi duritatea flancurilor.
Fig. 5.42. Uzură abrazivă
severă, cu urme de aşchiere
dar şi de curgere a materialului,
pe unul din angrenajele
transmisiei unei macarale [60]
Uzura severă a dinţilor (Fig. 5.42) poate apărea cu un aspect similar cu cel al
uzurii moderate, dar se caracterizează prin viteze de uzură mai mari şi, în general, este
crescătoare în timp. Materialul este detaşat aproape de pe toată suprafaţa flancului
dintelui iar în zona diametrului de rostogolire se pot observa urme de pitting. O dată
apărută, uzura abrazivă severă va cauza căderea angrenajului înainte de a ajunge la
durata de utilizare previzionată. Îndepărtarea materialului de pe flancuri devine atât
de severă încât dintele rămas nu mai poate prelua sarcina şi este probabil ca acesta să
se rupă, pentru că secţiunea fiind micşorată, tensiunile ating limitele de rupere sau de
curgere ale materialului, funcţie de natura acestuia. Printre cauzele care iniţiază şi
dezvoltă uzura severă (sau excesivă) sunt: o peliculă de lubrifiant prea subţire
(lubrifiant cu vâscozitate prea mică şi/sau temperatură de lucru prea mare faţă de cea
estimată), prezenţa particulelor abrazive în lubrifiant dar şi vibraţii severe ale
sistemului care împiedică formarea unei pelicule stabile de fluid în contact. O mai bună
etanşare şi montarea de filtre de aer şi de lubrifiant, instalate corect şi menţinute
eficient în funcţionare sunt soluţii destul de simplu de aplicat. Alte soluţii includ:
răcirea uleiului, viteze mai mari şi/sau sarcini mai mici, şi, dacă se poate, reducerea
vibraţiilor sistemului.

252
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 5.43. Suprafaţa iniţială a unui dinte
rectificat [311]
Fig. 5.44. Uzură abrazivă uşoară pe
dintele rectificat iniţial ca în Fig. 5.43 [311]
Fig. 5.45. Uzură abrazivă incipientă şi urme
de pitting în zona diametrului de
rostogolire [182]
Fig. 5.46. Uzură abrazivă neuniformă
[182]
a) Vedere a întregii roţi b) detaliu pentru un dinte. Se
observă şi urme de indentare a
particulelor solide în zona de
rostogolire
Fig. 5.47. Uzură abrazivă pe o roată dinţată cu dinţi drepţi [311]

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
253
Dacă uzura abrazivă apare la scurt timp după pornirea unei maşini noi sau
pe angrenaje deschise, ar trebui verificat sistemul de ungere, în privinţa etanşietăţii
şi contaminării (atât cu particule solide dar şi cu apă sau alte fluide care micşorează
capacitatea lubrifiantului de a genera peliculă portantă). În aceste situaţii o
supraveghere a funcţionării instalaţiei poate fi mult mai puţin costisitoare decât
urmările procesului abraziv. Dacă se constată o abraziune uşoară, ar trebui
verificat sistemul de ungere şi etanşare. Soluţiile evitării trecerii la uzura severă
sunt relativ simple şi vor reduce considerabil intensitatea procesului: un filtru
montat pe circuitul lubrifiantului, schimbarea regulată a uleiului, utilizarea unui
lubrifiant mai vâscos.
O formă de uzură abrazivă,
însoţită uneori de deformare plastică
este uzura de interferenţă (Fig. 5.48):
deteriorarea apare pe vârful dinţilor
şi/sau la baza celor de pe roata pereche.
Interferenţa poate apărea ca urmare
a unei proiecteări greşite a geometriei
roţilor sau datorită deformării
arborilor roţilor astfel încât jocul
Fig. 5.48. Deteriorare combinată, deformare
plastică (predominantă) şi uzură din cauza
interferenţei dinţilor [364]
în angrenare se anulează. Interferenţa
generează un proces mixt de deteriorare:
anularea jocului duce la apariţia
contactului direct şi la urme de abraziune.
În acelaşi timp, creşte căldura generată prin frecare în regim uscat, creşte şi
temperatura, proprietăţile mecanice ale straturilor superficiale se diminuează,
favorizând deformarea plastică şi curgerea unor micro-volume de material pe
direcţia mişcării. În funcţie de natura materialelor în contact (mai dure sau relativ
mai moi) unul din aceste procese va fi mai evident.
Fig. 5.49. Ridging pe un pinion
cu dantură curbă [325]
Ridging-ul 1 este o formă
particulară de uzură abrazivă, cu
urme bine conturate de deformare
plastică dar şi de zgâriere,
pe direcţia de alunecare. Acesta
apare la angrenaje cu viteze mici,
care au o componentă a mişcării
de alunecare în direcţia liniilor de
contact ale dinţilor (de exemplu,
la angrenaje hipoide, elicoidale,
melcate sau conice cu dinţi curbi)
[325], caracterizate prin eforturi
mari de compresiune pe dinte
(Fig. 5.49).
1 Ridge – creastă; culme; încreţitură, creţ, cută; a se încreţi, a (se) văluri, a face cute, a face să se
încreţească; a aşeza în straturi; ridged – striat, cu striuri / încreţituri. Extras selectiv din Dicţionar
englez-român, Leviţchi L., Bantaş A., Ed. Teora, 2003

254
Deteriorări în tribosisteme
Scoring-ul este un proces de deteriorare caracterizat prin alternanţa, pe
aceeaşi zonă sau/şi în timp, a sudurii asperităţilor în contact direct şi a detaşării de
micro-volume de material prin forfecare, tragere şi smulgere. Este recunoscut după
mici gropiţe, alungite pe direcţia de alunecare, şi este mai accentuat pe capul sau
piciorul dintelui, deoarece vitezele de alunecare sunt mai mari în aceste zone (Fig.
5.50 şi Fig. 5.51). Utilizarea unui lubrifiant neadecvat (fără anumiţi aditivi sau cu o
vâscozitate prea mică la temperatura de funcţionare) poate avea acelaşi rezultat
pentru că nu va favoriza formarea unei pelicule. Procesul poate fi moderat, localizat
sau distructiv. Este cauzat de distrugerea peliculei de lubrifiant, de obicei din
cauza supraîncălzirii zonei de angrenare a dinţilor, dar şi de nealiniere, încovoieri
ale arborilor, diferenţe mari de temperatură pe dinţii în contact sau sarcini mari.
Scoring-ul moderat are un aspect caracteristic, dezvoltat pe zone ca nişte
pete izolate pe suprafaţa dintelui sau pe toată lungimea acestuia, localizate fie pe
capul dintelui, fie pe picior, dar şi în vecinătatea diametrului de rostogolire (Fig.
5.55). O cauză ar putea fi volumul insuficient de lubrifiant care deserveşte
angrenajul. Simpla reglare (creştere) a debitului de lubrifiant poate fi o soluţie
eficientă. De asemenea, răcirea fluidului de ungere scade probabilitatea apariţiei
procesului.
Scoring-ul localizat apare în zonele în care, din diverse cauze solicitarea
este mult mai mare, şi nu se dezvoltă decât rareori pe toată suprafaţa dintelui.
Cauzele pot fi abateri locale de la forma dintelui, abateri mari ale unghiului de
înclinare a danturii, apariţia regimului mixt şi apoi uscat pe aceste zone.
Eliminarea cauzelor care duc la localizarea sarcinii pe dinţi poate preveni apariţia
scoring-ului moderat.
Scoring-ul distructiv sau sever are urme pronunţate de deteriorare: zgârieturi
pe direcţie radială şi urme circulare sau alungite de smulgere (Fig. 5.56). În
unele cazuri materialul este atât de deformat şi înmuiat încât este împins peste
muchia capului dintelui, formând o bavură tipică. Din cauza deplasării
materialului spre capul şi piciorul dintelui, zona diametrului de rostogolire rămâne
proeminentă. În scurt timp funcţionarea angrenajului este compromisă. Scenariile
sunt diverse:
- fragmentarea bavurii de deasupra capului dintelui şi formarea de
particule de uzură mari care, dacă sunt antrenate în contact, amprentează
puternic dintele sau îl sparg,
- ruperea dintelui din cauza micşorării secţiunii deasupra şi sub diametrul
de rostogolire,
- griparea etc.
În unele lucrări scoring-ul sever sau distructiv este numit scuffing. Având
în vedere componentele procesului numit scoring, acesta ar fi mai uşor încadrat ca
un mod particular de deteriorare (contacte greu solicitate, în mişcare de rostogolire
cu alunecare, iniţial lubrifiate) şi care este cel mai des întâlnit la angrenaje. Aşa cum

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
255
este definit în ISO 10825:1995, scoring-ul ar avea numai componenta abrazivă 2 .
Dar, aşa cum se observă din descrierea mecanismelor de deteriorare şi din fotografiile
prezentate, acesta are şi o componentă de adeziune care nu poate fi neglijată.
Având în vedere documentaţia studiată [60, 239], în această lucrare scoring-ul a
fost prezentat la graniţa între uzura abrazivă şi cea de aderenţă, iar scuffing-ul, la
care predomină componenta de aderenţă va fi prezentat în subcapitolul următor.
5.7. Uzura adezivă
Dezvoltarea uzurii de aderenţă se face pe fondul amplificării valorilor
câmpului termic pe suprafeţele flancurilor active ale dinţilor din cauza măririi
energiei dezvoltate prin frecare uscată. Condiţiile din contact (regim uscat,
temperaturi locale mari) facilitează sudarea asperităţilor în contact, dar dacă
angrenajul are suficientă putere, acestea se distrug prin forfecarea asperităţii mai
puţin rezistente sau prin smulgerea unui micro-volum din materialul care, local,
are proprietăţi mecanice mai slabe. Rezultă o suprafaţă rugoasă, cu micro-cratere
concave. Creşterea rugozităţii accelerează procesul.
Cauzele uzurii de aderenţă la transmisii cu roţi dinţate pot fi:
- absenţa lubrifiantului din contact (o etanşare deteriorată şi nedetectată la
timp poate provoca scurgerea lubrifiantului, urmată rapid de creşterea temperaturii
şi griparea roţilor) (Fig. 5.54),
- un lubrifiant neadecvat aplicaţiei (de obicei cu vâscozitate prea redusă şi
fără aditivi de extremă presiune),
- suprasarcină locală pe dinte, ce nu mai permite formarea peliculei (Fig. 5.52),
- abateri de formă ale flancului dintelui care determină, local, condiţii
favorabile apariţiei aderenţei (Fig. 5.58).
Pentru uzura de aderenţă a roţilor dinţate există denumiri particulare,
funcţie de aspectul suprafeţelor deteriorate, de intensitatea procesului şi de
consecinţele acestuia. Uzura de aderenţă depinde de natura straturilor superficiale
care includ oxizi specifici la interfaţa cu mediul. Ea poate fi uşoară, moderată sau
severă, aceasta din urmă fiind cunoscută şi sub denumirea de scuffing (Fig. 5.50).
Forma cea mai gravă de uzură de aderenţă este griparea.
În general uzura de adeziune de intensitate mică apare pe durata
rodajului unui set de roţi şi se reduce pe măsură ce sunt uzate imperfecţiunile
locale ale suprafeţelor. Pentru personalul fără experienţă, suprafaţa pare
nedeteriorată şi se observă încă urmele de prelucrare.
Adeziunea moderată înlătură o parte sau toate urmele de prelucrare de pe
suprafeţele în contact dar, în anumite condiţii, poate progresa spre o uzură
execesivă, necontrolabilă. O cauză a uzurii adezive moderate poate fi un lubrifiant
care produce un regim mixt şi nu cu peliculă completă.
2 „Moderate scraching - zgîriere moderată (scoring): urme fine, în direcţia mişcării de
alunecare, spaţiate neregulat şi variind ca lungime, deseori împrăştiate pe toată suprafaţa
flacurilor dinţilor” [325].

256
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 5.50. Roată dinţată cu uzură adezivă severă dar şi
cu urme de zgâriere (scuffing sever) [311]
Fig. 5.51. Scuffing moderat spre sever (numit şi
scoring). Detaşarea materialului este
punctiformă şi încă nu a dus la modificarea
formei dintelui [311]
Fig 5.52 Urmă locală de gripare, peste o
uzură abrazivă incipientă [182]
Fig. 5.53. Gripare avansată, localizată la
unul din capetele dinţilor, din cauza
unei presiuni prea mari în contact;
urmele de aderenţă punctiformă (scoring)
se observă pe toate flancurile dar
într-o parte a roţii, condiţiile severe de
încărcare locală au dus la înmuieri şi
smulgeri de material. Cauza probabilă:
lipsa lubrifiantului şi o nealiniere a roţilor
astfel încât sarcina este repartizată
neuniform, cu maxim chiar pe marginea
roţii. [336]

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
257
Fig. 5.54. Gripare în stadiu foarte avansat [69]
a) puţin intens b) sever
Fig. 5.55. Scuffing pe danturi conice cu dinţi curbi [240]
Fig. 5.56. Scuffing sever pe o roată dintr-un angrenaj lent, lubrifiat cu unsoare [364]

258
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 5.57. Urme de gripare pe un dinte (scuffing sever sau distructiv) [339]
Fig. 5.58. Scuffing incipient. Un lubrifiant mai bun (vâscozitate şi indice de vâscozitate mai
mari) şi un regim fără suprasarcini ar determina o evoluţie cu viteză mult redusă a
deteriorării [81]
Forma de uzură adezivă severă este des întâlnită sub denumirea de
scuffing. Procesul de deteriorare constă în transferul de micro-volume de pe o
suprafaţă a unui dinte pe cea a dintelui pereche (Fig. 5.57). Suprafeţele flancurilor
dinţilor sunt mai intens deteriorate prin adeziune în zona capului şi piciorului
dintelui; există zone orientate pe direcţiile de alunecare în care procesul de
adeziune este mai intens. Sarcinile concentrate pe dinţii în angrenare pot determina
şi ele deteriorarea prin adeziune, dar sub formă localizată (scuffing localizat).
Aspectul macro al scuffing-ului pe flancurile dinţilor este caracterizat printr-o
rugozitate mare a suprafeţei şi o textură mată; studiul la microscop relevă însă o
suprafaţă cu micro-zone forfecate şi deformate plastic.

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
259
Fig. 5.59. Scuffing sever din cauza lubrifierii necorspunzătoare [81]
Scuffing-ul ca proces de deteriorare poate fi de intensitate redusă până la
cea severă. Primul tip apare doar pe zone mici ale suprafeţei dintelui şi localizarea
este pe vârfurile asperităţilor mai înalte, fiind, în general, non-progresiv (se
autoreduce). Scuffing-ul moderat se dezvoltă sub formă de pete mai mari şi
acoperă zone semnificative de pe flancurile dinţilor. Dacă se menţin condiţiile de
lucru ale transmisiei, acesta devine progresiv. Scuffing-ul sever sau distructiv (Fig.
5.59, Fig. 5.60b) apare pe zone extinse ale flacurilor active ale dinţilor, cu precădere
pe capul şi piciorul dintelui. În unele cazuri materialul din stratul superficial este
deformat plastic şi împins peste muchia capului dintelui sau în zona de racordare a
dintelui. Procesul este greu de întrerupt, având o evoluţie accelerată.
a) scuffing sever în fază incipientă b) scuffing sever
Fig. 5.60. Scuffing pe roţi de referinţă de testare [60]

260
Deteriorări în tribosisteme
Scuffing-ul poate fi diferenţiat de uzura abrazivă atât din cauza aspectului
macro diferit dar şi printr-o analiză a condiţiilor în care a lucrat angrenajul (Fig. 5.61).
a) Scuffing b) Uzură abrazivă
Fig. 5.61. O comparaţie a aspectului macro pentru două procese de uzură a danturii: scuffing-ul
este caracteristic zonelor cu viteză de alunecare mare (spre vârful şi piciorul dintelui); uzura
abrazivă este vizibilă pe toată înălţimea dintelui [60].
AGMA (American Gear Manufacturers Association) [365] apreciază că „mecanismul
de bază al scuffing-ului este activat de căldura intensă generată prin frecare din
cauza unei combinaţii de condiţii de lucru: viteză mare şi tensiuni mari de contact”.
Acest tip de deteriorare nu va apare în zona diametrului de rostogolire atât pentru că
aici viteza de alunecare este zero sau foarte mică, cât şi pentru că zona este caracterizată
printr-o temperatură mai scăzută comparativ cu cele de pe capul şi piciorul
dintelui (v. diagramele temperaturilor pe segmentul de angrenare din Fig. 5.4, obţinute
prin rularea programului ACTIS). Diferenţele de temperatură instantanee între zona cu
rostogolire şi cele cu rostogolire şi alunecare de pe dinte pot fi şi de 30...60ºC sau chiar
mai mari, în funcţie de aplicaţie. Deci, scuffing-ul începe fie pe vârful, fie pe piciorul
dintelui. Temperatura în contact este egală cu temperatura instantanee plus temperatura
dintelui înainte de a intra în angrenare, variaţia acesteia având un minim în vecinătatea
diametrului de rostogolire, fapt explicabil prin valoarea foarte mică a vitezei de
alunecare (teoretic nulă). Dar şi temperatura pe suprafaţa dintelui în zona diametrului
de rostogolire poate creşte din următoarele cauze:
- viteze pe cercul de rostogolire mai mari de 80m/s [365],
- reducerea capacităţii de transfer termic prin spumarea lubrifiantului,
- expulzarea lubrifiantului din contact şi imposibilitatea de revenire rapidă în
contact (starvare);
- devierea jetului de lubrifiant în cazul ungerii prin stropire etc.
Un alt factor care influenţează iniţierea şi dezvoltarea scuffing-ului este scăderea
capacităţii uleiului de a evacua căldura din contact şi de a răci dinţii. Când se
pulverizează un jet de lubrifiant în zona de angrenare a dinţilor, acesta trebuie să
acopere suprafeţele dinţilor pentru un interval scurt de timp, dar suficient încât să se
efectueze un transfer termic eficient, care să nu ducă la atingerea pragului termic de
iniţiere a procesului de aderenţă. La viteze mari ale roţii, uleiul poate fi incapabil să se
menţină pe suprafaţa dintelui: jetul de fluid este rapid redirecţionat spre exteriorul roţii
ca urmare a impactului cu suprafaţa dură a dintelui sau, o dată ajuns pe suprafaţă, este
supus unor forţe centrifuge mari.

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
261
5.8. Deformarea plastică a dintelui
Această formă de deteriorare a dintelui apare de obicei la solicitări mari şi
viteze mici, cu ungere nesatisfăcătoare, generând un câmp termic care favorizează
curgerea materialului. Poate fi şi rezultatul unei greşeli de proiectare, în sensul
estimării incorecte a tensiunii admisibile sau o eroare în tehnologia de tratament
termic. Se recomandă materiale cu durităţi mari pentru roţile dinţate şi un riguros
control al calităţii. În continuare sunt prezentate câteva forme particulare de
procese de deteriorare a danturii care implică deformare plastică.
a) Aspectul macro al ripplig-ului pe un pinion cu dinţi curbi [319]
b) Detaliu [60]
Fig. 5.62. Rippling pe un pinion cu dantură curbă
Rippling-ul (Fig. 5.62) este o formă uşoară de deformare a stratului superficial,
prin ondularea suprafeţei sub formă de solzi solzii de peşte, caracteristică
danturilor tratate. Apare la funcţionarea cu viteze mici şi lubrifiant cu vâscozitate
prea mică.
În figurile 5.63...5.66 sunt comentate câteva exemple de deformări ale
dinţilor roţilor.

262
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 5.63. Material prea
moale pentru dinte. Se
observă că nu există un strat
superficial durificat. [37]
Fig. 5.64. Din cauza sarcinilor prea mari şi a unui material
moale, dintele se deformează, stratul superficial fiind
laminat şi deplasat în acelaşi timp. Repetarea contactului
duce la ecruisarea acestuia, apoi la desprinderea lui. [1]
a) Dinte deformat b) Detaliu
Fig. 5.65 Din cauza materialului relativ moale, materialul roţii a fost supus unui proces
combinat de deformare plastică şi abraziune, în zona vitezelor mari de alunecare (spre
vârful şi piciorul dintelui). Evident. procesul de distrugere include aici şi o componentă
de abraziune. [1]
Fig. 5.66. Deformare plastică (imprimare
sau brinelare). Apare când în
angrenare sunt forţate corpuri străine,
dure şi netede, sau bucăţi desprinse
din dinţi, şi apoi, la ieşirea
din angrenare, acestea cad în baia
de ulei. [38]

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
263
Fig. 5.67. Distribuţia sarcinii pe dinte
este neuniformă: dinţii au fost în
contact numai pe aproximativ jumătate
din lăţime. La suprarcină şi/sau
şoc, muchia dintelui pereche s-a
amprentat pe dinţii celeilalte roţi. Pe
dintele din planul îndepărtat se
observă clar urmele deformării plastice
şi o uzură moderată sau uşoară
deasupra cavităţii formate. Pe dintele
din prim-plan, după amprentare, materialul
stratului superficial s-a fragilizat
şi fragmentat. [349]
Fig. 5.68. Deteriorare printr-un proces de deformare plastică şi laminare materialului
stratului superficial a dintelui [364]
5.9. Uzură corosivă
Coroziunea de contact provoacă pe flancurile active ale dinţilor, porţiuni
de culoare ruginie (la oţeluri) şi o uzură uniformă, iar în stare avansată formează
adâncituri care se întind pe flancul dintelui de-a lungul liniei de conatct (Fig. 5.69).
Întâi se formează mici şi numeroase spoturi de oxidare care slăbesc stratul superficial
şi, din cauza mişcării dinţilor, pot fi desprinse, în urmă rămânând urme ca de
pitting. Coroziunea chimică se poate distinge uşor prin culoare şi prin faptul că
urme similare apar pe mai toate piesele în repaus sau în mişcare, care au venit în
contact cu agentul agresiv. Ea este provocată de reacţiile chimice sau electrochimice
ale materialelor metalice cu acizii, cu apa sau cu unii aditivi din lubrifiant.
În special aditivii EP provoacă o reacţie chimică superficială (chemisorbţie) pe
dinte, pentru a-l proteja impotriva sarcinilor mari de contact, rezultatul neavând
efectul dezastros al apei sau al acizilor pe suprafaţa metalică. Creşterea

264
Deteriorări în tribosisteme
temperaturii uleiului, a umidităţii în carcasă şi îmbătrânirea lubrifiantului sunt
factori care accelerează uzura corosivă.
Fig. 5.69 Uzură corosivă pe o roată dinţată [63].
Coroziunea poate fi cauzată de deteriorarea uleiului şi/sau a aditivilor, a
contaminării cu agenţi chimici din exterior. Ciupiturile formate în urma detaşării
materialului slăbit din cauza acţiunii chimice sunt distribuite uniform. Lubrifianţii
cu mulţi aditivi pot crea probleme dacă nu se cunoaşte exact reacţia acestora cu
materialul roţii.
Petele extinse atestă reacţii chimice pe suprafaţa dintelui, mai intense pe
pata de contact. Materialul stratului superficial fiind slăbit, a rezultat chiar
îndepărtare de material (Fig. 5.70).
Fig. 5.70. Distrugeri cu cauze multiple pe un pinion: rupere cauzată de şoc şi ruginire din
cauza depozitării improprii timp de 6 luni. Zonele ruginite se observă mai bine pe CD-ul
ataşat la carte [330]

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
265
5.10. Uzură prin cavitaţie şi eroziune
Uzura prin cavitaţie apare doar la angrenaje cu viteze periferice foarte mari,
la care sunt create condiţiile apariţiei cavitaţiei, cu smulgeri de material de pe
flancurile, mai ales dacă roţile, şi implict lubrifiantul, sunt supuse şi la vibraţii.
Dacă uleiul conţine apă şi/sau gaze dizolvate, efectul de cavitaţie este accelerat
(Fig. 5.71).
Eroziunea flancurilor apare când pe suprafaţa lor lubrifiantul este pulverizat
cu o viteză prea mare, producând desprinderea de micro-particule (Fig. 5.72).
Fig. 5.71. Uzură prin cavitaţie [336]
Fig. 5.72. Uzură prin eroziune provocată de o viteză prea mare a jeturilor de lubrifiant care,
foarte posibil, antrenează şi particule solide (ungere prin stropire sub presiune). [336]
5.11. Uzură termică
Formele de distrugere la funcţionare în câmp termic cu valori foarte ridicate
depind mult de material şi de temperaturile specifice transformărilor de fază în
stare solidă, deoarece pelicula de lubrifiant se distruge. În plus, pot apare compuşi
chimici agresivi.

266
Deteriorări în tribosisteme
Fig. 5.73. Flanc de dinte cu arsuri.
Oxidarea materialului micşorează
şi proprietăţile mecanice ale
materialului dintelui, distrugerea
se poate finaliza cu exfolieri masive
ale stratului oxidat, până la
ruperea unor bucăţi din dinte [38].
5.12. Deteriorarea angrenajelor melcate
Exemplele de distrugeri specifice acestor angrenaje sunt prezentate în acest
subcapitol separat pentru că regimul sever de rostogolire cu alunecare, implicit un
câmp termic cu valori ridicate şi condiţii improprii de formare a peliculei continue
de lubrifiant, pot produce deteriorarea danturii prin suprapunerea unor forme de
uzură.
Angrenajele melcate funcţionează
cu o viteză relativ mare de alunecare
iar intensitatea procesului de
distrugere este puternic influenţată de
mărimea acesteia şi de calitatea
perechii de materiale selectate. De
obicei, melcul se durifică şi necesită o
calitate foarte bună a suprafeţei din
două motive: alunecarea relativă mare
între flancurile în angrenare şi pelicula
de lubrifiant prea subţire (posibil
întreruptă local). Deteriorarea melcului
poate avea aspectul din Fig. 5.74
sau Fig. 5.75.
Pentru a le fi îmbunătăţită comportarea
tribologică, roţile melcate se rezultatul a fost o exfoliere a stratului
Fig. 5.74. Melc durificat şi solicitat sever:
prelucrează din bronzuri şi alame durificat, în special dacă stratul tratat
speciale, bogat aliate, turnabile. La termo-chimic este subţire şi dur [319]
transmisii melcate de puteri mici se
pot folosi fonte sau mase plastice de înaltă rezistenţă mecanică şi cu uzură mică pe
oţel.
De obicei, roata melcată suferă distrugeri mai mari decât melcul (Fig.
5.76…5.78), în două moduri, de multe ori suprapuse: uzură abrazivă şi fisurare
incipientă din cauza lipsei lubrifiantului sau a unui lubrifiant inadecvat, pitting din
cauza funcţionării îndelungate sub sarcină mare.

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
267
Fig. 5.75. Melc din oţel durificat, cu fisuri pe direcţie radială, cauzate de un câmp termic cu
valori prea mari. Cauza acestei încălziri poate fi funcţionarea cu o peliculă de lubrifiant
prea subţire. Se observă că fisurile au apărut pe pata de contact şi sunt mai pronunţate în
zona mai încărcată. [319]
Fig. 5.76. Roată melcată cu pitting,
după o funcţionare prea îndelungată.
Pitting-ul a apărut preferenţial spre
muchia dinspre capul dintelui, spre
mijlocul lăţimii roţii, unde temperatura
este mai mare. Zonele cu pitting
indică şi o nealiniere a roţii. [319].
Fig. 5.77. Roată melcată după
lubrifiere neadecvată. Uzura
abrazivă indică o suprasarcină
orientată spre muchia din
partea de sus a imaginii. [319]

268
Deteriorări în tribosisteme
a) b)
Fig. 5.78. Aspecte ale uzurii roţilor melcate. Se observă macropitting cu cratere mai adânci
pe zonele dintelui cu solicitări mai mari pe ambele roţi. Sunt vizibile urme fine de abraziune
şi curgerea materialului cu formarea de bavuri pe muchia capului dintelui. [339]
5.13. Deteriorarea la trecerea curentului electric
Deteriorarea la trecerea curentului electric arată micro-cratere caracteristice
pe flancul active (Fig. 5.79). Cauza poate fi identificată datorită aparenţei lor netede,
topite şi lipsa unui aspect fibros. Este tipică pentru transmisiile de lângă motoare,
ambreiaje acţionate electric. Pentru evitarea acestui tip de distrugere, personalul
de întreţinere trebuie să realizeze corect împământarea şi să o verifice periodic.
Fig. 5.79. Aspectul macro al deteriorării provocate
de trecerea curentului electric [240]

Cap. 5. Deteriorarea angrenajelor
269
5.14. Distrugeri din cauze tehnologice
În următoarele figuri sunt date câteva exemple de deteriorări cauzate de
tehnologia de prelucrare a roţilor dinţate. Acestea nu sunt singurele care ar putea
apărea în procesul de realizare a roţilor dinţate dar evidenţiază cât de dezastroase
pot fi.
Fig. 5.80. Fisuri de călire din cauza răcirii prea rapide [336]
Fig. 5.81. Fisuri de rectificare. Regimul de rectificare a fost prea sever. Adâncimea fisurilor
poate atinge 0,1mm. Cauza poate fi şi un tratament termic neadecvat, duritatea rezultând
prea mare. Reducând avansul şi viteza de rectificare se reduc valorile câmpului termic şi
scade probabilitatea apariţiei fisurilor. [81]
Fig.5.82. Rupere din cauza unei căliri necorespunzătoare (mai ales la răcire)
Ruperea a a părut la scurt timp după pornire. [319]

270
Deteriorări în tribosisteme
a)
b) c)
Fig. 5.83. a) Distrugere foarte gravă a danturii unei roţi dinţate, după numai 30 de minute de
funcţionare. Analizând detalii de pe roată (b, c), se observă că materialul roţii nu este bine
ales. Melcul a acţionat ca o sculă aşchietoare într-un material moale iar prezenţa aşchiilor
detaşate şi ecruisate în contact a contribuit la distrugere. În cazul angrenajului melcat, din
cauza vitezelor mari de alunecare şi a câmpului termic cu valori ridicate, trebuie selectată
corect perechea de materiale. Un melc prea dur şi o roată prea moale nu este deloc o soluţie
fiabilă. [2]

271
Bibliografie
1. Adler A., Lubrication, Machine Design, January 2003, August 1999, November 1999.
2. Adler A., The rigor of Worm Gear, www.machinerylubrication.com/article_detailasp?articleid
3. Andrei G., Contactul circular în regim trazitoriu, Ed. Academica, 2006.
4. Andersson P., Lintula P., Load-carrying capability of water-lubricated ceramic journal
bearings, Tribology International, vol. 27, no. 5, 1994
5. Archard J.F., Wear Theory and Mechanisms, Wear Control Handbook, ASME, editors: M.B.
Peterson and W.O. Winer, New York, 1980.
6. Arnell R., Davies P.B., Halling J., Whomes T.W., Tribology, MacMillan Education Ltd.,
London, 1991.
7. Aronov V., Kinetic Characteristics of the Transformation and Failure of the Surface Layers
Under Dry Friction, Wear, vol. 41, pp. 205-212, 1977.
8. Bahadur S., Badruddin R., Erodent Particle Characterization and the Effect of Particle Size and
Shape on Erosion, Wear, vol. 138, pp. 189-208, 1990.
9. Bahadur S., Gong D., The role of copper compounds as fillers in the transfer and wear
behavior of polyethereketone, Wear, vol. 154, pp. 151-165, 1992.
10. Bahadur S., Sunkara C., Effect of transfer film structure, composition and bonding on the
tribological behavior of polyphenylene sulfide filled with nano particles of TiO2, ZnO, CuO
and SiC, Wear, vol. 258, pp. 1411-1421, 2005.
11. Bajracharya T.R., Acharya B., Joshi C.B., Saini R.P., Dahlhaug O.G., Sand erosion of Pelton
turbine nozzles and buckets: A case study of Chilime Hydropower Plant, Wear, vol. 264, pp.
177–184, 2008.
12. Barrau O., Boher C., Gras R., Rezai-Aria F., Wear mecahnisms and wear rate in a high temperature
dry friction of AISI H11 tool steel: Influence of debris circulation, Wear, vol. 263, pp. 160–
168, 2007.
13. Batchelor A.W., Stachowiak G.W., Cameron A., The Relationship Between Oxide Films
and the Wear of Steels, Wear, vol. 113, pp. 203-223, 1986.
14. Batchelor A.W., Loh N.L.,Chandrasekaran M., Lubrication of Stellite at Ambient and
Elevated Temperatures by Transfer Films from a Graphite Slider, Wear, vol. 198, pp.
208-215, 1996.
15. Batchelor A.W., Stachowiak G.W.,, Predicting Synergism Between Corrosion and Abrasive
Wear, Wear, Vol. 123, pp. 281-291, 1998.
16. Bates T.R. Jr., Ludema K.C., Brainard W.A., A Rheological Mechanism of Penetrative Wear,
Wear, Vol. 30, pp. 365-375, 1974.
17. Bayer G.T., Zamanzadeh M., Failure Analysis of Paints and Coatings, Matco Associates, Inc.,
Pittsburgh, Pennsylvania, August 3, 2004.
18. Bazanini G., Bressan J.D., Preliminary experience with a new compact disk apparatus for
cavitation erosion studies, Case study, Wear, vol. 263, pp. 251–257, 2007.
19. Ben Abdallah A., Treheux D., Friction and Wear of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene
Against Various New Ceramics, Wear, vol. 142, pp. 43-56, 1991.
20. Bergantin R.; Maru M.M.; Farias M.C.M.; Padovese L.R.R., Dynamic signal analyses in dry
sliding wear tests, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Technical
papers, vol. 25, no. 3, Rio de Janeiro, July/Sept., 2003.
21. Berk J.H., Berk J.H. et al., Systems Failure Analysis, A Fault-Tree-Driven, Disciplined Failure
Analysis Approach, Upland, California, disponibil on-line la adresa:
http://www.jhberkandassociates.com/systems_failure_analysis.htm

272
Bibliografie
22. Bhattacharya S.K., Ezugwu E.O., Jawaid A., The Performance of Ceramic Tool Materials for
the Machining of Cast Iron, Wear, Vol. 135, pp. 147-159, 1989.
23. Bhimaraj P., Burris D.L., Action J., W. Gregory Sawyer G. W., Toney C.G., Siegel R.W.,
Schadler S.L., Effect of matrix morphology on the wear and friction behavior of alumina
nanoparticle/poly(ethylene) terephthalate composites, Wear, vol. 258, pp. 1437–1443, 2005.
24. Bhushan B., Tribology Mechanics of Magnetic Storage Devices, Springer Verlag, 1990, Berlin.
25. Bidiville A., Favero M., Stadelmann P., Mischler S., Effect of surface chemistry on the mechanical
response of metals in sliding tribocorrosion systems, Wear, vol. 263, pp. 207–217, 2007.
26. Bijwe J., Logani C.M., Tewari U.S., Influence of Fillers and Fibre Reinforcement on Abrasive
Wear Resistance of some Polymeric Composites, Wear, Vol. 138, pp. 77-92, 1990.
27. Bill R.C., Fretting Wear and Fretting Fatigue - How are They Related?, Transactions ASME,
Journal of Lubrication Technology, vol. 105, pp. 230-238, 1983.
28. Birkin P., online la www.kingsbury.com/hy_sec2c.html
29. Blanchet T.A., Han S.W., Simulation of the Time-Dependent Wear and Surface Accumulation
behavior of Particle-Filled Polymer Composites, Transactions of the ASME, Journal of Tribology,
vol. 120, April, pp. 152-158, 1998.
30. Blau P.J., Design and validation of laboratory-scale simulations for selecting tribomaterials and
surface treatments, Proc. of First World Tribology Congress, pp. 177-190, London, 1997.
31. Blomberg A., Olson M., Hogmark S., Wear Mechanisms and Tribo Mapping of Al 2 O 3 and SiC
in Dry Sliding, Wear, vol. 171, pp. 77-89, 1994.
32. Briscoe B.J., Isolated contact stress deformations of polymers: the basis for interpreting
polymer tribology, Proc. of First World Tribology Congress, pp. 191-196, London, 1997.
33. Briscoe B.J., The Tribology of Composite materials: A Preface, in Advances in Composite
Tribology, ed. Friedrich K., Elsevier, Amsterdam, 1993.
34. Bruce T. Kuhnell, Wear in Rolling Element Bearings and Gears - How Age and
Contamination Affect Them, Machinery Lubrication Magazine, September 2004.
35. Buckley D.H., Miyoshi K., Friction and Wear of Ceramics, Wear, Vol. 100, 1984, pp. 333-353.
36. Buckley D.H., The Influence of the Atomic Nature of Crystalline Materials in Friction, ASLE
Transactions, vol. 11, pp. 89-100, 1968.
37. Burris D.L., Sawyer G.W., Tribological behavior of PEEK components with compositionally
graded PEEK/PTFE surfaces, Wear, vol. 262, pp. 220–224, 2007.
38. Cahn W.W., Haasen P., Kramer E. J., Structure and Properties of Polymers, volume editor
Thomas E. L., Weinheim New Zork Basel Cambridge Tokyo, 1993.
39. Cannon M., Friedrich J., Lead free Flip Chip and Chip Scale Package inspection, 1 July 2006,
http://www.emasiamag.com/article-1121-leadfreeflipchipandchipscalepackageinspection-
Asia.html
40. Carrion F.J., Sanes J., Bermudez M.-D., Influence of ZnO nanoparticle filler on the properties
and wear resistance of polycarbonate, Wear, vol. 262, pp. 1504–1510, 2007.
41. Carroll R.I., Beynon J.H., Rolling contact fatigue of white etching layer: Part 1. Crack
morphology, Wear, vol. 262, pp. 1253–1266, 2007.
42. Carter G.M., Hooper R.M., Henshall J.L., Guillou M.O., Friction of Metal Sliders on
Toughened Zirconia Ceramic Between 298 and 973 K, Wear, Vol. 148, pp. 147-160, 1991.
43. Cartier M., Tribologie des fluides à faible pouvoir lubrifiant (Aplication au frottement en eaux),
Matheriaux et Technique, 1992.
44. Casey B., The Negative Effects of Suction Line Filtration, Machinery Lubrication Magazine. May,
No. 200405, Machinery Lubrication, Hydraulics at Work, 2004.
45. Celin R., Kmeti D., Cracks in a roller-bearing, Professional paper, ISSN 0543-5846.
46. Chen Y.-M., Mongis J., Cavitation wear in plain bearing: Case study, Mecanique & Industries,
vol. 6, pp. 195–201, 2005.
47. Cho M.H., Bahadur S., Anderegg J.W., Design of experiments approach to the study of
tribological performence of Cu-concentrate-filled PPS composites, Tribology International, vol.
39, pp. 1436-1446, 2006.

Bibliografie
273
48. Cho M.H., Bahadur S., Study of the tribological synergistic effects in nano CuO-filled and
fiber-reinforced polyphenylene sulfide composites, Wear, vol. 258, pp. 835–845, 2005.
49. Cho M.H., Kim S.J., Kim D., Jang H., The size effect of zircon particles on the friction
characteristics of brake lining materials, Wear, vol. 264, pp. 291–297, 2008.
50. Choe H.C., Wan Y., Chan A.K., Neural pattern identification of railroad wheel-bearing faults
from audible acoustic signals: Comparison of FFT, CWT, and DWT features, disponibil on-line
la adresa: cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=2732860
51. Colas R., Ramirez J., Sandoval I., Morales J.C., Leduc L.A., Damage in Hot Rolling Work
Rolls, Wear, vol. 230, pp. 56-60, 1999.
52. Constantinescu V.N., Nica Al., Pascovici M.D., Ceptureanu Gh., Nedelcu Ş., Lagăre de
alunecare, Editura Tehnică, Bucureşti, 1980.
53. Craig B.D., Material Failure Modes – Desk Reference, in MaterialEASE section of the
AMPTIAC Quarterly, AMPTIAC Quarterly Editor, 2004
54. Crudu I., Bazele proiectării în organe de maşini, Ed. Alma, Galaţi, 2000
55. Crudu I., et al., On the Concept of Tribosystem and Tribomodelling Criterion, Eurotrib-85,
Ecully, France, 1985.
56. Crudu I., Ionescu M.P., Munteanu I., Sandu F., Nedelcu P., A tribosystemic approach to
refractory lining destruction in blast furnace, Wear, vol. 216, pp. 251-261, 1998.
57. Cubberly W. H., SAE Dictionary of Aerospace Engineering, editat de Society of Automotive
Engineers, 1992.
58. Czichos H., Tribology - a System Approach to the Science and Technology of Friction,
Lubrication and Wear, Elsevier, 1978.
59. Czifra A., HorvathS., Asperity analysis of worn surfaces, Intern. Conf. ECOTRIB 2007, paper
III-18, Ljubljana, Slovenia, 2007.
60. Davoli P., Michaelis K., Recognizing gear failures. Failure modes typically have distinct
features. Here's what to look for, Edited by Lawrence Kren, 2007.
61. De Baets P., Comparison of the wear behaviour of six bearing materials for a heavily loaded
sliding system in seawater, Wear, vol. 180, pp. 61-72, 1995.
62. Dean S.K., Doyle E.D., Significance of Grit Morphology in Fine Abrasion, Wear, vol. 35, pp.
123-129, 1975.
63. DeLange G., Failure Analysis for Gearing, online la www.elecon.com/dat-gw-failure.html
64. Deleanu L., Bîrsan I.G., Andrei G., Diaconu N., PTFE Composites and Water Lubrication.
Surface Characterisation, în curs de plublicare în Materiale plastice, 2008.
65. Deleanu L. et al., Cercetări experimentale privind comportarea tribologică a compozitelor cu
matrice de politetrafluoretilenă, contract de cercetare nr. 324 (Universitatea „Dunărea de Jos”
din Galaţi), beneficiar CEPROINV S.A. Focşani, 2003.
66. Deleanu L., Bîrsan I.G., Andrei G., Rîpă M., Badea P., PTFE Composites and Water Lubrication.
I. Tribological Characterisation, Materiale plastice, vol. 44, no. 1, March, pp. 66-71, 2007.
67. Deleanu L., Rîpă M., Bîrsan I. G., Constantin J., Badea P., Tribological Aspects of a Metal +
Polymer Composite, The Annals of University “Dunărea de Jos” of Galaţi, Fascicle VIII, Tribology,
pp. 14-21, 2006
68. Desale G.R., Gandhi B.K., Jain S.C., Cho K.H., Jang H., Hong Y.-S., Kim S.J., Basch R.H.,.
Fash J.W, Slurry erosion of ductile materials under normal impact condition, Wear, vol. 264,
pp. 322–330, 2008.
69. Deuchtmann A.D., Michels W.J., Wilson C.E., Machine-Design - Theory and Practice,
Macmillan Publishing Co. Inc., London, 1977.
70. Diaconu N., Studiul influenţei mediului de lucru asupra comportării unor unsori şi al
proceselor din stratul superficial la tribosisteme de rostogolire şi rostogolire cu alunecare, Teză
de doctorat, Universitatea “Dunărea de Jos” din Galaţi, 2002.
71. Ding J., Determining Fatigue Wear Using Wear Particle Analysis Tools, Practicing Oil
Analysis Magazine, Sep., no. 200309, Practicing Oil Analysis, Best Practices, 2003.

274
Bibliografie
72. Ding J., McColl I.R., Leen S.B., Shipway P.H., A finite element based approach to simulating
the effects of debris on fretting wear, Wear 263, pp. 481–491, 2007.
73. Dong X., Jahanmir S., Wear Transition Diagram for Silicon Nitride, Wear, vol. 165, pp. 169-180,
1993.
74. Dowson D.; Higginson G.R., Elastohydrodynamic Lubrication. Pergamon, Press, Oxford 1966.
75. Doyen F., Zaıdi H., Riviere J.P., Leclercq B., Rocchi J., Fretting contact study of stainless
steel/graphite couples in a dry shaft/bearing contact with thrust, Wear 263, pp. 508–517, 2007.
76. El-Sayed A:A., El-Sherbiny M.G., Abo-El-Ezz A.S., Aggag G.A., Friction and wear properties
of polymeric composite materials for bearing applications, Wear, vol. 184, pp. 45-53, 1995.
77. El-Tayeb N.S.M., Yousif B.F., Evaluation of glass fiber reinforced polyester composite for
multi-pass abrasive wear applications, Wear, vol. 262, pp.1140–1151, 2007.
78. Emge A., Karthikeyan S., Kim H.J., Rigney D.A., The effect of sliding velocity on the
tribological behavior of copper, Wear, vol. 263, pp. 614–618, 2007.
79. Erdemir A., Rolling-Contact Fatigue resistance on hard coating on Bearing Steels, 1999, Argon
national laboratory, university of Chicago, Contract no. W-3 I- 109-EN-G-38 with the U.S.
Department of Energy.
80. Endo K., Goto H., Initiation and Propagation of Fretting Fatigue Cracks, Wear, vol. 38, pp. 311-
324, 1976.
81. Errichello R., Selecting and Applying Lubricants to Avoid Micropitting of Gear Tooth,
disponibil on-line la adresa: www.machinerylubrication.com
82. Errichello R.L., Muller J., Geartech, How to Analyze Gear Failures, Practicing Oil
Analysis Magazine. January, Issue no. 200101, Practicing Oil Analysis, Best Practices, 2001.
83. Evans D. C., Lancaster J. K., The Wear of Polymers, Treatise on Materials Science and Technology,
vol. 13, Wear, Academic Press inc., New York, 1979.
84. Farias M.C.M., Souza R.M., Sinatora A., Tanaka D.K., The influence of applied load, sliding
velocity and martensitic transformation on the unlubricated sliding wear of austenitic stainless
steels, Wear, vol. 263, pp. 773–781, 2007.
85. Fernandes, P.J.L. Tooth Bending Fatigue Failures in Gears, Engineering Failure Analysis, vol. 3,
no. 3, pp. 219-225 , 1996.
86. Fischer T.E., Anderson M.P., Jahanmir S. , Salher R., Friction and Wear of Tough and Brittle
Zirconia in Nitrogen, Air, Water, Hexadecane and Hexadecane Containing Stearic Acid, Wear,
vol. 124, pp. 133-148, 1988.
87. Fitch E.C., Tribolics, Inc., Temperature Stability, Machinery Lubrication Magazine. July 2002.
88. Fitch J., În Search for a Cause Root, Machinery Lubrication, digital edition, March, 2006,
http://www.machinerylubrication.com
89. Frêne J., Nicolas D., Deguerece B., Berthe D., Godet M., Lubrification hydrodynamique.
Paliers et butées, Edition Eyrolles, Paris, France, 1990.
90. Fridrich K., Wear models for multiphases materials and synergic effects in polimeric hybrid
composites, in Advances in Composite Tribology , ed. Friedrich K., Elsevier, Amsterdam, 1993.
91. Friedrich K., Zhang Z., Schlarb A.K., Effects of various fillers on the sliding wear of polymer
composites, Composites Science and Technology, vol. 65, pp. 2329–2343, 2005.
92. Gates J.D., Gore G.J., Hermand M.J-P., Guerineau M.J-P., Martin P.B., Saad J., The meaning of
high stress abrasion and its application in white cast irons, Wear, vol. 263, pp. 6–35, 2007.
93. Gebarin S., Fitch J., Origin of Spherical Particles in Lubricants, disponibil on-line la adresa:
http://www.noria.com/learning_center/category_article.asp?articleid=719&relatedbookgrou
p=OilAnalysis
94. Gheorghieş C., Deleanu L., Bratcu O., Andrei G., Potarniche C., 2005, Behaviour of PTFE
Composites During Sliding Process in Water Lubrication, PMI Conference, Belgium, May
2005.
95. Godet M., The Third Body Approach, A Mechanical View of wear, Wear, vol. 100, pp 434-452,
1984.

Bibliografie
275
96. Gold, P.W., Basics of tribology, curs la Institute for Machine Elements and Machine Design,
Aachen, Germany, 2002.
97. Gong D., Xue Q., Wang H., ESCA Study on Tribochemical Characteristics of Filled PTFE,
Wear, vol. 148, pp. 161-169, 1991.
98. Gong D., Xue Q., Wang H., Physical model of adhesive wear of polytetrafluor-ethylene, Wear,
vol. 147, pp. 9-24, 1991
99. Gong D., Xue Q., Wang H., Physical Models of Adhesive Wear of Polytetrafluoroethylene and
its Composites, Wear, vol. 140, pp. 9-24, 1991.
100. Gong D., Xue Q., Wang H., Study of the Wear of Filled Polytetrafluoroethylene, Wear, vol. 134,
pp. 283-295, 1989.
101. Goto H., Amamoto Y., Effects of a stepwise change in load on the subsequent friction and
wear characteristics of carbon steel under dry sliding, Wear, vol. 263, pp. 579–585, 2007.
102. Gotyacheva I. G., Contact Mechanicsin Tribology, Institute for Problems in Mechanics,
Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, KLUWER Academic Publishers, Dordrecht /
Boston / London, 1998.
103. Green M.R., Rainforth W.M., Frolish M.F., Beynon J.H., The effect of microstructure and
composition on the rolling contact fatigue behaviour of cast bainitic steels, Wear, vol. 263, pp.
756–765, 2007.
104. Großmann C., Fretting Fatigue of Shape Optimised Polygon-Shaft-Hub Connections, PhD,
Technischen Universität Berlin, 2006.
105. Grundwurmer M., Nuyken O., Meyer M., Wehr J., Schupp N., Sol–gel derived erosion
protection coatings against damage caused by liquid impact, Wear, vol. 263, pp. 318–329, 2007.
106. Hafner E. R., Link-Belt Bearing Operation Rexnord Corp. Indianapolis, SUA, Machine Design
no. 8, April, 1990.
107. Hager C.H.Jr., Sanders J., Sharma S., Voevodin A., Gross slip fretting wear of CrCN, TiAlN,
Ni, and CuNiIn coatings on Ti6Al4V interfaces, Wear, vol. 263, pp. 430–443, 2007.
108. Hamblin M.G., Stachowiak G.W., A Multi-Scale Measure of Particle Abrasivity, Wear, vol.
185, pp. 225-233, 1995.
109. Hamblin M.G., Stachowiak G.W., A Multi-Scale Measure of Particle Abrasivity and its
Relation to Two Body Abrasive Wear, Wear, vol. 190, pp. 190-196, 1995.
110. Head W.J., Harr M.E., The Development of a Model to Predict the Erosion of Materials by
Natural Contaminants, Wear, vol. 15, pp. 1-46, 1970.
111. Heyes, A. M., Automotive Component Failures, Engineering Failure Analysis, vol. 4, no. 1, pp.
129-141, 1998.
112. Hiebel D., Louah H., Poudou P., Ayel J., Pluvinage G., Influence du lubrifiant sur la propagation
polymodale de fissures telles qu’elles apparaissent en fatigue contact, EUROTRIB’85,
Ecully, France, 1985.
113. Hillman C., Long-term reliability of Pb-free electronics, http//www.dfrsolutions.com
114. Hoeppner D.W., Fretting fatigue case studies of engineering components, Tribology
International, vol. 36, Issue 2, February, pp. 71-78, 2003.
115. Hogmark S., Surface modifications in tribological contacts, paper VI-1, Intern. Conf.
ECOTRIB’07, Ljubljana, Slovenia, 2007.
116. Hojo H., Tsuda K., Yabu T., Erosion Damage of Polymeric Material by Slurry, Wear, vol. 112,
pp. 17-28, 1986.
117. Hou Z., Tian G., Hatcher C., Johnson R.W., Yaeger E., , Mark Konarski M., Crane L.,
Assembly & Reliability of Flip Chip-on-Laminate with Lead Free Solder, disponibil on-line la
adresa: http://www.imaps.org/adv_micro/2002mar_apr/2.html
118. Hu Z.L., Chen Z.H., Xia J.T., Study on surface film in the wear of electrographite brushes
against copper commutators for variable current and humidity, Wear, vol. 264, pp. 11–17, 2008.
119. Hurricks P.L., The Fretting Wear of Mild Steel from Room Temperature to 200°C, Wear, vol. 19,
pp. 207-229, 1972.

276
Bibliografie
120. Iliuc I., Tribology of Thin Layers, Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam,
Oxford, New-York, 1980.
121. Jacobson S., Hogmark S., Suface modifications in tribological contacts, paper VI-1,
ECOTRIB’07, Ljubjana, Slovenia, 2007.
122. Jahanmir S., Suh N.P., Mechanics of Subsurface Void Nucleation in Delamination Wear, Wear,
vol. 44, pp. 17-38, 1977.
123. Jain V.K., Bahadur S., Material Transfer in Polymer-Polymer Sliding, Wear, vol. 46, pp. 177-
198, 1978.
124. Jia B.-B., Li T.-S., Liu X.-J., Pei-Hong Cong P.-H., Tribological behaviors of several polymer–
polymer sliding combinations under dry friction and oil-lubricated conditions, Wear, vol. 262,
pp. 1353–1359, 2007.
125. Jia B.-B., Liu X.-J., Pei-Hong Cong P.-H., Li T.-S., An investigation on the relationships
between cohesive energy density and tribological properties for polymer–polymer sliding
combinations, Wear, vol. 264, pp. 685–692, 2008.
126. Jinescu V.V., Proprietăţile fizice şi termomecanica materialelor plastice, Editura tehnică, 1979
127. Jintang G., Tribochemical effects in formation of polymer transfer film, Wear, vol. 245, pp. 100–
106, 2000.
128. Johnson K.L., Contact Mechanics and the Wear of Metals, Wear, Vol. 190, 1995, pp. 162-170.
129. Junghans S.M., Friction and wear of highly stressed thermoplastic bearings under dry sliding
conditions, Wear, vol. 193, pp. 253-260, 1996.
130. Kalin M., Vizintin I., S. Novak S., Drazic G., Wear mechanisms in oil-lubricated and dry
fretting of silicon nitride against bearing steel contacts, Wear 210, pp. 27-38, 1997.
131. Kaneta M., Murakami Y., Effect of Oil Hydraulic Pressure on Surface Crack Growth in
Rolling/Sliding Contact, Tribology International, vol. 20, pp. 210-217, 1987.
132. Kar M.K., Bahadur S., Micromechanism of Wear at Polymer-Metal Sliding Interface, Wear, vol.
46, pp. 189-202, 1978.
133. Karger-Kocsis J., Mousa A., Major Z., Bekesi N., Dry friction and sliding wear of EPDM
rubbers against steel as a function of carbon black content, Wear, vol. 264, pp. 359–367, 2008.
134. Karimi A., Avellan F., Comparison of Erosion Mechanisms in Different Types of Cavitation,
Wear, vol. 113, pp. 305-322, 1986.
135. Kato K., Wear in relation to friction — a review, Wear, vol. 241, Issue 2, pp 151-157, 2000.
136. Kato K., Wear mechanisms, Proc. of First World Tribology Congress, pp. 39-55, London, 1997.
137. Kawakame M., Bressan J.D., Study of wear in self-lubricating composites for application in
seals of electric motors, Journal of Materials Processing Technology 179,pp. 74–80, 2006.
138. Kawazoe T.. Ikegami K.. Noriyuki Hayashi N., Morohoshi S., Matumura K., Wear
Characteristics of Oscillatory Sliding Bearing Materials in Seawater, disponibil on-line la
adresa: www.mesj.or.jp/mesj_e/english/pub/ap_papers/pdf/2006AP2.pdf
139. Kayaba T., Iwabuchi A., The Fretting Wear of 0.45%C Steel and Austenitic Stainless Steel from
20 to 650°C in Air, Wear, vol. 74, pp. 229-245, 1981.
140. Khedkar J., Negulescu I., Efstathios I. Meletis E.I., Sliding wear behavior of PTFE composites,
Wear, vol. 252, pp. 361–369, 2002.
141. Kimura T., Shimizu K., Terada K., Sliding wear characteristic evaluation of copper alloy for
bearing, Wear, vol. 263, pp. 586–591, 2007.
142. Kimura Y., Mechanisms of Wear - the Present State of Our Understanding, Transactions JSLE
vol. 28, pp. 709-714, 1983.
143. Koivula T., On Cavitation in Fluid Power, Proc. of 1st FPNI-PhD Symp. Hamburg, pp. 371-
382, 2000.
144. Kraghelskii I.V., Alisdon V.V., Friction, Wear, Lubrication, Tribology Handbook, vol. I, II, III,
Mir Publishers, 1981.
145. Krella A., Czyzniewski A., Influence of the substrate hardness on the cavitation erosion
resistance of TiN coating, Wear, vol. 263, pp. 395–401, 2007.

Bibliografie
277
146. Kuhnell B.T., How Age and Contamination Affect Rolling Bearings and Gears, No: 200503,
Machinery Lubrication, Contamination Control and Filtration.
147. Kulu P., Veinthal R., Saarna M., Tarbe R., Surface fatigue processes at impact wear of powder
materials, Wear, vol. 263, pp. 463–471, 2007.
148. Laribi M., Vannes A.B., Treheux D., Study of mechanical behavior of molybdenum coating
using sliding wear and impact tests, Wear, vol. 262, pp. 1330–1336, 2007.
149. Larssen R., Hoglund E., Numerical Simulation of a Ball Impacting and Rebounding a
Lubricated Surface, Transactions of ASME, Journal of Tribology, vol. 117, pp 94-102, 1995.
150. Leugner L., The Practical Handbook of Machinery Lubrication, 3rd Edition;
151. Levy A.V., Clark P., The Erosion Properties of Alloys for the Chemical Industry, Wear, vol.
151, pp. 337-350, 1991.
152. Levy A.V., Hickey G., Liquid-Solid Particle Slurry Erosion of Steels, Wear, vol. 117, pp. 129-158,
1987.
153. Levy A.V., Jee N., Yau P., Erosion of Steels in Coal-Solvent Slurries, Wear, vol. 117, pp. 115-127,
1987.
154. Li C.J., Limmer J.D., Model-based condition index for tracking gear wear and fatigue damage,
Wear, vol. 241, pp 26–32, 2000.
155. Li Y., G.T. Burstein, I.M. Hutchings, Influence of environmental composition and electrochemical
potential on the slurry erosion-corrosion of aluminium, Wear, vol. 181-183, pp. 70-79, 1995.
156. Libsch T.A., Becker P.C., Rhee S.K., Friction and Wear of Toughened Ceramics Against Steel,
Proc. JSLE Int. Tribology Conf., 8-10 July 1985, Tokyo, Japan, Elsevier, pp. 185-190, 1985.
157. Lim S.C., Brunton J.H., A Dynamic Wear Rig for the Scanning Electron Microscope, Wear, vol.
101, pp. 81-91, 1985.
158. Lin Y.-J., Agrawal A., Fang Y., Wear progressions and tool life enhancement with AlCrN
coated inserts in high-speed dry and wet steel lathing, Wear, vol. 264, pp. 226–234, 2008.
159. Liu W., Huang C., Gao L., Wang J., Dang H., Study of the Friction and Wear Properties of
MoS2-Filled Nylon 6, Wear, vol. 151, pp. 111-118, 1991.
160. Liu X.W., Plumbridge, W.J., Thermomechanical fatigue of Sn–37 wt.% Pb model solder joints,
Materials Science and Engineering, A362, pp. 309–321, 2003.
161. Lofficial G., BerthierY., L'usure dans les cables et conduits flexibles, une etude de cas en
Tribologie, Eurotrib’85, Ecole Centrale de Lyon, France, vol. 3, pp. 2.2.1-2.2.5, 1985.
162. Lopez D., Falleiros N. A., Tschiptschin A. P., Corrosion–erosion behaviour of austenitic and
martensitic high nitrogen stainless steels, Wear 263, pp. 347–354, 2007.
163. Lynch, S.P., Failures of Engineering Components Due to Environmentally Assisted Cracking,
ASM International, 5, pp. 33-42, 2003.
164. Lukas M., Yurko R. J., Anderson D.P, Spectro Inc., New Rotrode Filter Spectroscopy Method,
Practicing Oil Analysis, Magazine, No. 200609, Practicing Oil Analysis, Instrument Review,
September, 2006
165. Mao K., Gear tooth contact analysis and its application in the reduction of fatigue wear, Wear
262, pp. 1281–1288, 2007.
166. Mathias P.J., Wu W., Goretta K.C., Routbort J.L., Groppi D.P., Karasek K.R., Solid Particle
Erosion of a Graphite-Fibre-Reinforced Bismaleimide Polymer Composite, Wear, vol. 135, pp.
161-169, 1989.
167. McCarthy M.C.D, Lubrication of Sliding Bearings for Hydropower Applications , PhD thesis,
Luleå University of Technology, 2005.
168. McCook N.L., Hamilton M.A., Burris D.L., Sawyer W.G., Tribological results of PEEK
nanocomposites in dry sliding against 440C in various gas environments, Wear, vol. 262, pp.
1511–1515, 2007.
169. McGeehan J., Uncovering the Problems with Extended Oil Drains, Machinery Lubrication
Magazine, No. 200109, Machinery Lubrication, Industry Focus, September 2001.

278
Bibliografie
170. Mimaroglu A., Unal H., T. Arda T., Friction and wear performance of pure and glass fibre
reinforced poly-ether-imide on polymer and steel counterface materials, Wear, vol. 262, pp.
1407–1413, 2007.
171. Minford E., Prewo K., Friction and Wear of Graphite-Fiber-Reinforced Glass Matrix
Composites, Wear, vol. 102, pp. 253-264, 1985.
172. Miyoshi K., Fundamental Considerations in Adhesion, Friction and Wear for Ceramic-Metal
Contacts, Wear, vol. 141, pp. 35-44, 1990.
173. Mohrbacher H., Blanpain B., Celis J.-P., Roos J.R., The influence of humidity on the fretting
behaviour of PVD TiN coatings, Wear, vol. 180, pp. 43-52, 1995.
174. Montgomery R.S., Friction and Wear at High Sliding Speeds, Wear, vol. 36, pp. 275- 298, 1976.
175. Moore D. F., Principles and Applications of Tribology, Pergamon International Library, 1975.
176. Moore M.A., King F.S., Abrasive Wear of Brittle Solids, Wear, vol. 60, pp. 123-140, 1980.
177. Nasisawa I., High-speed tribology of composites, in Advances in Composite Tribology , editor
Friedrich K., Elsevier, Amsterdam, 1993.
178. Neale M. L., Tribology handbook (2nd Ed.), Butterworth Heinemann, 1995.
179. Neale M.L., Gee M., Guide to Wear Problems and Testing for Industry, Professional
Engineering Publishing Limited London and Bury St. Edmunds, UK, 2000.
180. Nelwamondo F.V., Tshilidzi Marwala T., UMahola U., Early Classifications of Bearing Faults
Using Hidden Markov Models, Gaussian Mixture Models, Mel-Frequency Cepstral
Coefficients and Fractals, Intern. J. of Innovative Computing, Information and Control, ICIC
International, 2006, vol. 2, no. 6, pp. 1281—1299, 2006.
181. Niebuhr D., Cavitation erosion behavior of ceramics in aqueous solutions, Wear, vol. 263, pp.
295–300, 2007.
182. Niemann G., Maschinenelemente, vol. I-II, Springer-Verlag, Berlin, 1960.
183. Odfalk M., Vingsbo O., An Elastic-Plastic Model for Fretting Contact, Wear, vol. 157, pp. 435-
444, 1992.
184. Ohuea Y., Koji Matsumoto, Sliding–rolling contact fatigue and wear of maraging steel roller
with ion-nitriding and fine particle shot-peening, Wear 263 (2007) 782–789, 2007.
185. Oka Y.I., Mihara S., Miyata H., Effective parameters for erosion caused by water droplet
impingement and applications to surface treatment technology, Wear, vol. 263, pp. 386–394.
186. Oka Y.I., Yoshida T., Yamada Y., Yasui T., Hata S., Evaluation of erosion and fatigue resistance
of ion plated chromium nitride applied to turbine blades, Wear, vol. 263, pp. 379–385, 2007.
187. Olaru D., Tribologie – Elemente de bază asupra frecării, uzării şi ungerii, Institutul Politehnic
Iaşi, 1993.
188. Osman A., Failure of a diesel engine injector nozzle by cavitation damage, Engineering Failure
Analysis, 13, 7, pp. 1126-1133, 2006.
189. Palabiyik M., Bahadur S., Tribological studies of polyamide 6 and high-density polyethylene
blends filled with PTFE and copper oxide and reinforced with short glass fibers, Wear, vol. 253,
pp. 369–376, 2002.
190. Palaghian L., Palade V., Bîrsan I.G., Panţuru D., Fiabilitatea şi construcţia transmisiilor cu roţi
dinţate, Ed. Tehnică, 2006.
191. Palaghian L., Siguranţă, durabilitate şi fiabilitate la oboseală, Ed. Tehnică, 2007.
192. Pascovici M., Cicone T., Elemente de tribologie, Editura Bren, 2001.
193. Payne D., Bearings for High Temperatures, Rexnord Bearings, Power Transmission Engineering,
Fall, 2007.
194. Play D., Mutual Overlap Coefficient and Wear Debris Motion in Dry Oscillating Friction and
Wear Tests, ASLE Transactions, vol. 28, pp. 527-535, 1985.
195. Pool K.V., Dharan C.K.H., Finnie I., Erosive Wear of Composite Materials, Wear, vol. 107, pp.
1-12, 1986.
196. Popinceanu N., Gafiţanu M., Diaconescu E., Creţu S., Mocanu D.R., Probleme fundamentale
ale contactului cu rostogolire, Editura Tehnică, Bucureşti, 1985.

Bibliografie
279
197. Powell G.W., Mahmoud S.E., Metals Handbook: Failure Analysis and Prevention, ASM
International, vol. 11, 1986.
198. Preece C.R., Brunton J.H., A Comparison of Liquid Impact Erosion and Cavitation Erosion,
Wear, Vol. 60, pp. 269-284, 1980.
199. Quinn G.D., Fractography of Ceramics and Glasses, Materials Science and Engineering
Laboratory, National Institute of Standards and Technology Special Publications, 2007
200. Ramachandra M., Radhakrishna K., Effect of reinforcement of flyash on sliding wear, slurry
erosive wear and corrosive behavior of aluminium matrix composite, Wear, vol. 262, pp. 1450–
1462, 2007.
201. Rech B.J.J., Hamdi H., Bergheau J.-M., Experimental study of abrasive process, Wear, vol. 264,
pp. 382–388, 2008.
202. Reitz W., Elements of Failure Analysis, disponibil on-line la adresa: www.experts.com/
resources/content/wayne_reitz_Elements.pdf.
203. Rhee S.H., Ludema K.C., Mechanisms of Formation of Polymeric Transfer Films, Wear, Vol.
46, pp. 231-240, 1978.
204. Richardson R.C.D., Wear of Metals by Relatively Soft Abrasives, Wear, vol. 11, pp. 245-275,
1968.
205. Richman R.H., McNaughton W.P., Correlation of Cavitation Erosion Behaviour with
Mechanical Properties of Metals, Wear, vol. 140, pp. 63-82, 1992.
206. Rico F.E., Minondo I., D. Garcıa Cuervo D.G., The effectiveness of PTFE nanoparticle powder
as an EP additive to mineral base oils, Wear, vol. 262, pp. 1399–1406, 2007.
207. Rigney D.A., Chen L.H., Naylor M.G.S., Rosenfeld A.R., Wear Process in Sliding Systems,
Wear, vol. 100, pp. 195-219, 1984.
208. Rigney D.A., Hirth J.P., Plastic Deformation and Sliding Friction of Metals, Wear, vol. 53, pp.
345-370, 1979.
209. Rîpă M., Tomescu L., Hapenciuc M., Crudu I., Tribological characterisation of surface
topography using Abbott-Firestone curve, The Annals of University “Dunărea de Jos” of Galaţi,
Fascicle VIII, Tribology, pp. 208-212, 2003.
210. Rîpă, M., Crudu, I., Studies of Rolling-Sliding Tribosystems – Methodology and Preliminary
Tests, The Annals of University “Dunărea de Jos” of Galaţi, Fascicle VIII, Tribology, pp. 16-20, 1999.
211. Rîpă M., Deleanu L., Elemente de tribologie, Ed. Fundaţiei Universitare „Dunărea de Jos”
Galaţi, 2004.
212. Rîpă, M., Deleanu, L., Spânu, C., Relocation Technique for Profilometric Studies in Wear Experiments,
Proc. The 12-th Conf. on EHD Lubrication and Traction, VAREHD 12, Suceava, lucrarea nr.
VAREHD-04-38 pe CD ROM, 2004.
213. Rîpă M., Tomescu L., Hapenciuc M., Crudu I., Tribological characterisation of surface topography
using Abbott-Firestone curve, The Annals of University “Dunărea de Jos” of Galaţi, Fascicle
VIII, Tribology, Proc. of The National Tribolgy Conf. ROTRIB’03, pp. 208-212, 2003.
214. Rîpă M., Studiul pe tribomodel al tribostratului în procesul de uzură specific roţilor dinţate,
Teză de doctorat, Universitatea „Dunărea de Jos” din Galaţi, 2002.
215. Rodak G., Use Tool Wear Patterns to Read Your Process Efficiency, August, 2007, http://smemetalworkingfluids.blogspot.com/2007_08_01_archive.html
216. Rodrıguez J., Martinez D., Perez A., Gonzalez R., Rodrıguez E., Valtierra S., Erosion wear in
heat treated tool steels used in core boxes at automotive foundries, Wear, vol. 263, pp. 301–308,
2007.
217. Rossino L.S., Baptista C.A.R.P., Shigue C.Y., Reis F.P., Fretting Fatigue Behavior and Contact
Load Evolution in Commercially Pure Titanium, disponibil on-line la adresa:
www.materia.coppe.ufrj.br/sarra/artigos/artigo10610/
218. Sague J. E., Machine Design nr.16/august, 1990.
219. Samyn P., De Baets P., Schoukens G., Van Driessche I., Friction, wear and transfer of pure
and internally lubricated cast polyamides at various testing scales, Wear, vol. 262, pp. 1433–
1449, 2007.

280
Bibliografie
220. Santa J.F., Baena J.C., ToroA., Slurry erosion of thermal spray coatings and stainlesssteels for
hydraulic machinery, Case study, Wear, vol. 263, pp. 258–264, 2007.
221. Sasada T., Oike M., Emori N., The Effects of Abrasive Grain Size on the Transition Between
Abrasive and Adhesive Wear, Wear, vol. 97, pp. 291-302, 1984.
222. Sasada T., S. Norose S., Mishina H., The Behaviour of Adhered Fragments Interposed
Between Sliding Surfaces and the Formation Process of Wear Particles, Proc. Int. Conf. on Wear
of Materials, Dearborn, Michigan, 16-18 April, Publ. ASME, New York, 1979, pp. 72-80, 1979.
223. Sato J., Recent Trend in Studies of Fretting Wear, Transactions JSLE, vol. 30, pp. 853-858, 1985.
224. Sato K., Fuji H., Crack Propagation Behaviour in Fretting Fatigue. Wear, vol. 107, pp. 245-262,
1986.
225. Sawyer G.W., Freudenberg K.D., Bhimaraj P., Schadler L.S., A study on the friction and wear
behavior of PTFE filled with alumina nanoparticles, Wear, vol. 254, pp. 573–580, 2003.
226. Schallamach A., How does Rubber Slide?, Wear, vol. 17, pp. 301-312, 1971.
227. Schelling A, Kaush K.K., Reciprocating dry friction and wear of short fiber reinforced
composites, in Advances in Composite Tribology , ed. Friedrich K., Elsevier, Amsterdam, 1993
228. Schouwenaars R., V.H. Jacobo, Ortiz A., Microstructural aspects of wear in soft tribological
alloys, Wear, vol. 263, pp. 727–735, 2007.
229. Schwartz C.J, Bahadur S., Studies on the tribological behavior and transfer film–counterface
bond strength for polyphenylene sulfide filled with nanoscale alumina particles, Wear, vol. 237,
pp. 261–273, 2000.
230. Schwetz K.A., Sigl L.S., Greim J., Knoch H., Wear of boron carbide ceramics by abrasive
waterjets, Wear, vol. 181-183, pp.148-155, 1995.
231. Scott D. (editor), Treatise on materials science an technology, Wear, Academic press New
York, 1979.
232. Shipley R.J., Becker W.T., ASM Handbook Volume 11 : Failure Analysis & Prevention, ASM
International, 2002.
233. Sikorski M.E., Correlation of the Coefficient of Adhesion With Various Physical and Mechanical
Properties of Metals, Transactions ASME, Series D - Journal of Basic Engineering, Vol. 85, pp.
279-285, 1963.
234. Silva F., Fatigue degradation of materials as a tool for damage assessment, Intern. Conf. on
Diagnosis and Prediction in Mechanical Engineering Systems (DIPRE’07) 26 - 27 October,
Galati, Romania, pp 5-14, 2007.
235. Silva, F.S., Fatigue on engine pistons – A compendium of case studies, Wear, vol. 13, pp. 480-
492, 2006.
236. Sin H., Saka N., Suh N.P., Abrasive Wear Mechanisms and the Grit Size Effect, Wear, Vol. 55,
pp. 163-170, 1979.
237. Singer I.L., Dvorak S.D., Kathryn J. Wahl J.K., Ivestigation of third body processes by in vivo
Raman tribometry, Conf. Proc. of NordTrib2000, Porvo, Finland, 11-14 June 2000.
238. Sinha S.K., Chong W.L.M., Lim S.-C., Scratching of polymers—Modeling abrasive wear,
Wear, vol. 262, pp. 1038–1047, 2007.
239. Smith I., Crane J., Autromatic Lubrication System. Smooth the wax for Pulp and paper,
Machinery Lubrication, digital edition, July, 2005, http://www.machinerylubrication.com
240. Smith P.J., Air Products and Chemicals, Inc., Cooling and Lubrication of High-speed Helical
Gearsm, Machinery Lubrication Magazine, no. 200509, Machinery Lubrication, Lubrication 101,
September 2005.
241. Snyder D.R., How to Prevent Electrical Erosion in Bearings, SKF, SUA, disponibil on-line la
adresa: www.pump-zone.com/How-to-Prevent-Electrical-Erosion-in-Bearings-322.html
242. Soda N., Kimura Y., Tanaka A., Wear of Some F.C.C. Metals During Unlubricated Sliding Part
I: Effects of Load, Velocity and Atmospheric Pressure, Wear, vol. 33, pp. 1-16, 1975.
243. Soemantri S., McGee A.C., Finnie I., Some Aspects of Abrasive Wear at Elevated
Temperatures, Wear, vol. 104, pp. 77-91, 1985.

Bibliografie
281
244. Spikes H. A., Wear and Fatigue Problems in Connection with Water-based Hydraulic Fluids,
Journal of Synthetic Lubrication, vol. 4, no. 2, 1987.
245. Stachowiak G.B., Stachowiak G.W., Fretting Wear and Friction Behaviour of Engineering
Ceramics, Wear, vol. 190, pp. 212-218, 1995.
246. Stachowiak G.W., Batchelor A.W., Engineering Tribology, Butterworth Heinemann,
247. Stachowiak G.W., Particle Angularity and Its Relationship to Abrasive and Erosive Wear,
Wear, vol. 241, pp. 214-219, 2000.
248. Stachowiak G.W., Stachowiak G.B., Batchelor A.W., Metallic Film Transfer During Metal-
Ceramic Unlubricated Sliding, Wear, vol. 132, pp. 361-381, 1989.
249. Stachowiak G.W., Stachowiak G.B., Unlubricated Wear and Friction of Toughened Zirconia
Ceramics at Elevated Temperatures, Wear, vol. 143, pp. 277-295, 1991.
250. Stack M.M., Chacon-Nava J., Stott F.H., Relationship between the effects of velocity and
resistance in erosion-corrosion environments temperatures alloy corrosion at elevated
temperatures, Wear 180, pp. 91-99, 1995.
251. Stolarski T. A., Tribology in Machine Design, ButterWorth Heinemann, Oxford, 2000.
252. Stott F. H., The influence of oxidation on the wear of metals and alloys, Proc. of First World
Tribology Congress, p 391-401, London, 1997.
253. Strecker W., Failure Analysis for Plain Bearings, Machinery Lubrication, digital edition,
August, 2004, http://www.machinerylubrication.com
254. Strecker W., Trobleshooting Tilting Pad Thrust Bearings, disponibil on-line la adresa:
http://www.kingsbury.com/library.shtml
255. Stuart B.H., Tribological studies of poly(ether ether ketone) blends, Tribology International, vol.
31, no. 11, pp. 647-651, 1998.
256. Studt P., Influence of Lubricating Oil Additives on Friction of Ceramics Under Conditions of
Boundary Lubrication, Wear, vol. 115, pp. 185-191, 1987.
257. Ştefănescu I., Deleanu L., Rîpă M., Lubrifiere şi lubrifianţi, Ed. Europlus, 2008.
258. Tallian T. E., Failure Atlas for Hertz Contact Machine Elements, second ed., ASME Press, 1999.
259. Tanaka K., Effects of Various Fillers on the Friction and Wear of PTFE-Based Composites, in
Composite Materials Science, editor: K. Friedrich, Elsevier, Amsterdam, pp. 137-174, 1986.
260. Tanaka K., Miyata T., Studies on the Friction and Transfer of Semi-Crystalline Polymers, Wear,
vol. 41, pp. 383-398, 1977.
261. Tanaka K., Some interesting problems that remain unsolved in my work on polymer
tribology, Tribology Intern., vol. 28/1, 19-22, 1995.
262. Tewari U.S., Harsha A.P., Häger A.M., K. FriedrichK., Solid particle erosion of unidirectional
carbon fibre reinforced PEEK composites, Wear, vol. 252, pp. 992-1000, 2002.
263. Tian H.H., Addie G.R., Barsh E.P., A new impact erosion testing setup through Coriolis
approach, Wear, vol. 263, pp. 289–294, 2007.
264. Tomescu (Deleanu) L., Rîpă M., Vasilescu E., Georgescu C., Surface Profiles of Composites
with PTFE Matrix, J. of Material Processing Technology, Elsevier, pp. 384–389, 2003.
265. Tomescu, L. (Deleanu), Gheorghies, C., Rîpă, M., Bratcu, O., Gheorghieş, L., 2003, X-ray
diffractometry of PTFE composites tribolayers generated after sliding in water against steel,
The Annals of University “Dunărea de Jos” of Galaţi, Fascicle VIII, Tribology, Proc. of The National
Tribolgy Conference, ROTRIB’03, pp. 318-322, 2003.
266. Tomescu L., Contribuţii la studiul stratului superficial al compozitelor cu matrice de politetrafluoretilenă,
pe tribomodele de alunecare, Teză de doctorat, Universitatea “Dunărea de Jos”
din Galaţi. 1999.
267. Tomescu L., Rîpă M., Georgescu C., Analysing Abbott Curve for Composites with Polymeric
Matrix and Fibbers, Proc. of 7 th Yugoslav Tribology Conf., YUTRIB 2001, p 7-11-7-16, 2001.
268. Tudor A., Frecarea şi uzarea materialelor, Editura Bren, 2002.
269. Tyfour W.R., Beynon J.H., Kapoor A., The steady state wear behaviour of pearlitic rail steel
under dry rolling-sliding contact conditions, Wear, vol. 180, 79-89, 1995.

282
Bibliografie
270. Unal H., Mimaroglu A., Kadıoglu U., Ekiz H., Sliding friction and wear behaviour of PTFE
and its composites under dry conditions, Materials and Design, vol. 25, pp. 239–245, 2004.
271. Varadi K., Neder Z., Klaus Friedrich K., Joachim Flock J., Contact and thermal analysis of
transfer film covered real composite-steel surfaces in sliding contact, Tribology International, vol.
33, pp. 789–802, 2000.
272. Veerabhadra Rao P., Evaluation of Epoxy Resins in Flow Cavitation Erosion, Wear, Vol. 122,
pp. 77-95, 1988.
273. Vincent L., Berthier Y., Dubourg M.C., Godet M., Mechanics and Materials in Fretting, Wear,
vol. 153, pp. 135-148, 1992.
274. Viswanath N., Bellow D.G., Development of an equation for the wear of polymers, Wear, vol.
181-183, pp. 42-49, 1995.
275. Wang D.F., She J.H., Ma Z.Y., on erosive wear behavior of SiC , ceramics, Wear, vol. 180, pp.
35-41, 1995.
276. Wang X.J.,. Rigney D.A., Sliding behavior of Pb-Sn alloys, Wear, vol. 181-183, pp. 290-301, 1995.
277. Wang Y., Hsu S.M., Wear and Wear Transition Mechanisms of Ceramics, Wear, vol. 195, pp.
112-122, 1996.
278. Wang Y., Hsu S.M., Wear and Wear Transition Modeling of Ceramics, Wear, vol. 195, pp. 35-
46, 1996.
279. Webster, G.A., Ainworth, R.A., High Temperature Component Life Assessment, Chapman &
Hall, 1994.
280. Weigand M., Lubrication of Rolling Bearings. Technical Solutions for Critical Running
Conditions, Machinery Lubrication Magazine, no. 200601, Machinery Lubrication, Lubricant
Application, January 2006.
281. Williams J.A., Engineering Tribology, Oxford Univ. Press, Oxford, New York, Tokio, 1994.
282. Xiang D., Gu C., A study on the friction and wear behavior of PTFE filled with ultra-fine
kaolin particulates, Materials Letters 60, 689–692, 2006.
283. Xu L., Kennon N.F., A Study of the Abrasive Wear of Carbon Steels, Wear, vol. 148, pp. 101-
112, 1991.
284. Xu Y.M., Mellor B.G., The effect of fillers on the wear resistance of thermoplastic polymeric
coatings, Wear, vol. 251, pp. 1522–1531, 2001.
285. Xuan S., Yaowu S., Corrosion fatigue cracking of tube coils in an actifier column catalytic
cracker, Engineering Failure Analysis, vol. 10, pp. 297–306, 2003.
286. Yang A.C.M., Ayala J.E., Bell A., Scott J.C., Effects of Filler Particles on Abrasive Wear of
Elastomer-Based Composites, Wear, vol. 146, pp. 349-366, 1991.
287. Yan-Ming C., Mongis J., Cavitation wear in plain bearing: Case study, Mecanique & Industries,
no. 6, pp. 195–201, 2005.
288. Yen B.K., Dharan C.K.H., A model for the abrasive wear of fiber-reinforced polymer
composites, Wear, vol. 195, pp. 123-127, 1996.
289. Yueh-Jaw L., Agrawal A., Fang Z.Y., Wear progressions and tool life enhancement with
AlCrN coated inserts in high-speed dry and wet steel lathing, Wear, vol. 264, pp. 226–234, 2008.
290. Yust C.S., Carignan F.J., Observation on the Sliding Wear of Ceramics, ASLE Transactions, vol.
28, pp. 245-253, 1985.
291. Zamanzadeh M., Larkin E., Gibbon D., A Re-Examination of Failure Analysis and Root
Cause Determination, Matco Associates, Pittsburgh, Pennsylvania, December 2004.
292. Zandrahimi M., Rezabateni M., Poladi A., Szpunar J.A., The formation of martensite during
wear of AISI 304 stainless steel, Wear, vol. 263, pp. 674–678, 2007.
293. Zhang G., Zhang C., Nardin P., Li W.-Y., Liao H., C. Coddet C., Effects of sliding velocity and
applied load on the tribological mechanism of amorphous poly-ether–ether–ketone (PEEK),
Tribology International, vol. 41, pp. 79–86, 2008.
294. Zhang M., Yang P., Tana Y., Liu Y., Gong S., An observation of crack initiation and early crack
growth under impact fatigue loading, Materials Science and Engineering A271, pp 390–394, 1999.

Bibliografie
283
295. Zhang X., Liao G., Jin Q., Feng X., Jian X., On dry sliding friction and wear behavior of PPESK
filled with PTFE and graphite, Tribology International, vol. 41, pp. 195–201, 2008.
296. Zhang Y., Wang Z., Cui Y., The cavitation behavior of a metastable Cr–Mn–Ni Steel, Wear, vol.
240, pp. 231–234, 2000.
297. Zhang Z., Breidt C., Chang L., Friedrich K., Wear of PEEK composites related to their
mechanical performances, Tribology International, vol. 37, pp. 271–277, 2004.
298. Zhang Z., Breidt C., Chang L., Haupert F., Friedrich K., Enhancement of the wear resistance of
epoxy: short carbon graphite, PTFE and nano-TiO2, Composites: Part A, vol. 35, pp. 1385–1392,
2004.
299. Zum Gahr K.-H., Modelling of Two-Body Abrasive Wear, Wear, vol. 124, pp. 87-103, 1998.
300. Zum Gahr K.-H.,, Sliding Wear of Ceramic-Ceramic, Ceramic-Steel and Steel-Steel Pairs in
Lubricated and Unlubricated Contact, Wear, vol. 133, pp. 1-22, 1989.
301. ****** SKF Bearing Maintenance Handbook; The SKF Manufacturing Group.
302. ****** Bearing failures and countermeasures, Koyo, disponibil on-line la adresa:
http://www.precisionrpm.com/pub/koyo/failureanalysis, 2007.
303. ****** A General Guide to the principles, Operation and Troubleshooting of hydrodina-mic
bearings, dinponibil on-line la adresa: http://www.kingsbury.com/library.shtml
304. ****** ASTM G 40 – 1995, Standard Terminology Relating to Wear and Erosion.
305. ****** Australian Transport Safety Burreau, Aviation Safety Investigation Report, no.
200501655, disponibil on-line la adresa:
www.atsb.gov.au/publications/investigation_reports/2005/AAIR/pdf/aair200501655_001.pdf
306. ****** Bearing Damage and Corrective Measures, 1999, NTN
307. ****** Bearing failures and their causes, Product information 401, SKF, 1994
308. ****** Bearing Wear Analysis, disponibil on-line la adresa:
www.bobistheoilguy.com/bearingwear/bearingwearanalysis.htm
309. ****** Care and Maintenance of Bearings, CAT.NO.3017/E, NTN Corporation, 1996.
310. ****** Care and Maintenance of Bearings; The NTN Bearing Corporation.
311. ****** Catalog Shell pentru ungerea angrenajelor, 1982.
312. ****** Causes of engine Bearing Failure, disponibil on-line la adresa: www.nbcofrisa.com/docs/web_fallos_ing.PDF
313. ****** Cavitaţie. Hiroshima, http://www.imp.pg.gda.pl/icet/HIRO/Hiroct_samples.html
314. ****** Common Engine Bearing Failures, http://www.hadmac.com/technical_info.htm
315. ****** Engine Bearing, failure analysis guide. A guide to analysis and correction of premature
engine bearing failures Clevite 77® Issue, Form # CL77-3-402, www.engineparts.com, 2002.
316. ****** Engine Bearings. Failure types with probable causes, disponibil on-line la adresa:
http://www.thirskauto.net/BearingPics.html
317. ****** Erosion-corrosion, http://www.corrosionlab.com/papers/erosion-corrosion
318. ****** Failure Analysis Gears-Shafts-Bearings-Seals, Rexnord Industries, LLC, Gear Group, 1978.
319. ****** Failure Investigation, Failure examples, Gear failures, Investigation of explosions, Plain
bearing failures, Rolling bearing failures, Seal failures, disponibil on-line la adresa:
http://www.tribology.co.uk/services/investigate/index.htm
320. ****** Final Report and Recommendations to the 24th ITTC, The Specialist Committee on
Cavitation Erosion on Propellers and Appendages on High Powered/High Speed Ships,
Proceedings of the 24th ITTC – Vol. II, pp. 509-542
321. ****** http://www.allpar.com/weblogs/category/engineering
322. ****** http://www.nsxflorida.com
323. ****** http://www.swri.edu/3pubs/brochure/d04/turbn
324. ****** Hybrid Bearings. Ceramic Bearings Create New Opportunities, 4697E, www.skf.com,
1998.
325. ****** ISO 10825:1995, Gears – Wear and damage to gear teeth - terminology
326. ****** ISO 15243:2004 Rolling bearings--Damage and failures- Terms, characteristics and causes

284
Bibliografie
327. ****** Lycoming and Continental engine bearing wear, disponibil on-line la adresa:
www.sacskyranch.com/eng219.htm
328. ****** NTN Ball and Roller Bearings, Cat.No.2200/E, 1997.
329. ****** O-Ring Failure Analysis. Common Seal Failures, on-line la adresa:
http://www.marcorubber.com/failures.htm
330. ****** Rebuilding a Sherman Combination Transmission, disponibil on-line la adresa:
http://home.att.net/~jmsmith45/screbuild.htm
331. ****** Rolling Bearing Damage, Recognition of damage and bearing inspection, Publ. No. WL
82 102/2 EA, FAG, 2003.
332. ****** Rulmenţi cu role butoi: Defecte şi cauze, The Torrington Company, Indiana, SUA, 1985.
333. ****** SKF – Rulmenţi. Manual de întreţinere, 1997.
334. ****** SKF Ceramic bearings, 1999.
335. ****** Standard Terminology Relating to Wear and Erosion ASTM Designation G 40–95, ASTM
Testing Schematics, http://grove.ufl.edu/~wgsawyer/index.html, 2003.
336. ****** STAS 8741-1982, Angrenaje. Deteriorarea danturii. Terminologie.
337. ****** Technical Information, FAG Rolling Bearings. Fundamentals Types Designs, TI No. WL
43-1190 EA October 1999.
338. ****** Thanks to Timken Company, http://www.akrongear.com/bearings1.htm
339. ****** Tribologie, Science et technologie du frottement, de l'usure et de la lubrification,
disponibil on-line la adresa: http://fr.wikibooks.org/wiki/Tribologie
340. ****** Troubleshooting Rolling Element Bearing Problems Introduction to Bearing Failures,
disponibil on-line la adresa:
fileserver.urimarketing.com/LU/CourseCatalog/Rolling_Element_Template.pdf
341. ****** Friction and wear of polymers, http://www.zeusinc.com/newsletter/friction2.asp
342. ***** Catalog de produse, CEPROINV SA Focşani, http://www.ceproinv.ro
343. ****** SR ISO 4378-2:1993, Lagăre cu alunecare. Termeni, definiţii şi clasificare. Partea 2: Frecare
şi uzare
344. ****** SR ISO 7148-1:1994, Lagare cu alunecare. Incercarea comportarii tribologice a materialelor
antifricţiune. Partea 1: Incercarea comportării la frecare şi uzare a ansamblelor material
antifrictiune/material conjugat/ulei în conditiile lubrifierii limită.
345. ****** STAS 8069-87, Încercarile metalelor. Încercarea la uzare. Clasificare si terminologie.
346. ****** STAS 12877-90, Transmisii mecanice. Metoda de determinare a coeficientului de frecare
si a vitezei de uzare ale materialelor metalice
347. ******* Metoda AMDEC, http://www.cyber.uhp-nancy.fr/demos/ROMA-
003/chap_deux/index.html
348. ****** Dicţionarul explicativ al limbii române [DEX '98], Academia Română, Institutul de
Lingvistică "Iorgu Iordan", Editura Univers Enciclopedic, 1998 http://dexonline.ro
349. ****** Engineering plastics,
http://www.hurricanerelief.dupont.com/Directories/en_US/Products_Services_Index/Plast
ics_Polymers_Elastomers/Engineering_Thermoplastics.html
350. ****** http://www.ggbearings.com/literature.asp
351. ****** Grundfos Motor Book. Motor bearings, disponibil on-line la adresa:
http://net.grundfos.com/doc/webnet/professional_profile/pdf/7_Motor_bearings.pdf.
352. ****** Wear & Tribology, disponibil on-line la adresa:
http://www.oerlikon.com/ecomaXL/index.php?site=BALZERS_EN_mechanical_drives
353. ****** The Environmental Policy of the FAG Group, disponibil on-line la adresa:
http://www.fagauto.com/company/environment/index.htm
354. ****** Rolling Bearing Steels, http://www.kleinmetals.ch/steel/roller-bearing-steel.htm,
355. ****** Most Common Ball Materials, disponibil on-line la adresa:
http://www.precisionballs.com/TDS/Common_Ball_Materials.htm
356. ****** Technical Analysis Report No. 33/02, disponibil on-line la adresa:
www.atsb.gov.au/publications/2002/pdf/tr200204836_001.pdf

Bibliografie
285
357. ****** Some Common Transmission Complaints, www2.dana.com/pdf/FAILANAL.PDF.
358. ****** Ball and Roller Bearings, Timken Company, disponibil on-line la adresa:
www.promshop.info/cataloguespdf/e3_69.pdf
359. ****** Bearing Failure and Their Causes, disponibil on-line la adresa:
http://www.vibanalysis.co.uk/technical/contents.html
360. ****** Damage Types & Causes, disponibil on-line la adresa:
http://www.tec.nsk.com/Troubleshooting.asp?menu=2,0,0,0&PageID=/DamageTypesAndC
auses/IndexDamageTypesAndCauses.html
361. ****** Spalling and Its Effect on Bearing Performance, disponibil on-line la adresa:
http://www.amstedrail.com/tech_sheets/9401.asp
362. ****** ACTIS Adgear, soft dedicat pentru proiectarea şi verificarea angrenajelor cu roţi dinţate
cu dinţi drepţi
363. ****** Summary of Types & Causes of Gear Failures, Lube Techni-Gram, February, 2000,
www.swepcousa.com/lubesite/lubepdf/TG_200002.pdf
364. ****** Typical Gear Tooth Failure Modes, www.horsburgh-scott.com/hs/service/iference.asp
365. ****** AGMA America Gear Manufecturers Association,
http://www.agma.org/AM/Template.cfm?Section=History_of_AGMA&Template=/CM/H
TMLDisplay.cfm&ContentID=1472
366. ****** More Piston Scuffing, disponibil on-line la adresa: www.ghostcruises.org/misc/
PistonScuff/index.html
367. ****** ISO 6336-1:2006, Calculation of load capacity of spur and helical gears -- Part 1: Basic
principles, introduction and general influence factors
368. ***** ISO 6336-2:2006, Calculation of load capacity of spur and helical gears -- Part 2: Calculation
of surface durability (pitting)
369. ***** ISO 6336-3:2006, Calculation of load capacity of spur and helical gears -- Part 3: Calculation
of tooth bending strength
370. ***** ISO 6336-5:2003, Calculation of load capacity of spur and helical gears -- Part 5:
Strength and quality of materials
371. ****** ISO 6336-6:2006, Calculation of load capacity of spur and helical gears -- Part 6:
Calculation of service life under variable load.
372. ****** Reliability Engineering Snapshot, Illustrated Case Studies in the Industrial
World of Failure Analysis, Predictive Maintenance, and Non Destructive Evaluation,
disponibil on-line la adresa: http://www.resnapshot.com/