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5. Tribologia Tribos = attrito Logos = insegnamento lubrificazione.

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Presentazione sul tema: "5. Tribologia Tribos = attrito Logos = insegnamento lubrificazione."— Transcript della presentazione:

1 5. Tribologia Tribos = attrito Logos = insegnamento lubrificazione

2 5.2 Tribotecnica Tribotecnica = parte della tribologia che si occupa, con lutilizzo delle conoscenze sulla ricerca degli attriti, di metodi per minimizzare lusura da attrito nellambito della costruzione di macchine. Il sistema tribologico si compone sempre di 4 elementi: -1. corpo base (di studio) -2. contro corpo (secondario, in contatto con corpo di base) -3. sostanza tra i corpi (materiale di contatto tra 1. e 2.) -4. ambiente circostante

3 5.2 Esempio

4 5.2 Complessità di analisi Solo la ricerca degli effetti secondari trasversali di tutti e quattro gli elementi permette la scoperta della causa dellinvecchiamento del sistema.

5 5.3 Logoramento perdita di materiale causata dallattrito Attrito orizzontale: –A secco (senza lubrificante) forte logoramento, surriscaldamento freni. –Misto (pocco lube (grasso-olio) moderato logorio, catene. –Idrodinamica (film lubrificante) lieve logoramento, bronzine.

6 5.3 Lubrificazione

7 5.3 Formazione Film Lubrificante

8 5.3 Stato di Qualità

9 5.4 Concetti di precauzione 1.Ricercare gli effetti 2.Quali misure? (per sanare cause, non solo sintomi) 3.4 elementi, 4 strade:

10 5.4 Concetti di precauzione Possibile schema danalisi: Seguono dettagli die vari punti.

11 5.4.1 Macrogeometria Domande sul fascicolo.

12 5.4.2 Microgeometria Analisi della struttura delle superfici (dappoggio e contatto) Per la rugosità superficiale e per la qualità della superficie cè la norma DIN 4760 che descrive dettagliatamente tutto quanto. In questo caso ci sono i seguenti valori significativi: - profondità delle rughe Rt - rugosità media Ra - rugosità media quadratica Rq - profondità della superficie piana Rp

13 DIN 4760 Deutsches Institut für Normung

14 5.4.3 Materiali di contatto Materiali di contatto: - gas - fluidi Alcuni esempi di materiali a contatto: - petrolio; - additivi lubrificanti; - oli vs. grassi - solidi (grafite e solfito di Molibdeno) - lubrificanti sintetici (mix) Proponi un esempio alternativo

15 5.4.4 Altri fattori dinflusso Posizione (dimensioni + tolleranza) Il materiale La copertura superficiale DIN Pretrattamento per la formazione degli strati (sporcizia) Protezione, decorazione Si distinguono gli strati metallici, quelli non metallici organici ed inorganici

16 DIN 17006

17 Visione schematica dei processi di stratificazione più importanti per la produzione di superfici protettive. Rivestire un metallo con un altro mediante un processo elettrolitico

18 Visione schematica dei processi di stratificazione più importanti per la produzione di superfici protettive.

19 …membrane

20 5.4.5 Ambiente circostante Fattori da analizzare: –la composizione del materiale, le sue impurità, la temperatura e la pressione. Lambiente circostante può essere liquido, gassoso o solido. Caso particolare: quando lambiente circostante non cè: vuoto

21 5.4.6 Effetti Lusura dipende dalla durata dellAttrito (DIN 50320): Prima di intraprendere delle azioni per evitare lusura bisogna eseguire unanalisi di costi-benefici.

22 Ricorda..

23

24 6 Tecnica di Lubrificazione Viscosità in funzione di Pressione e Temperatura e.. luso dei mezzi di lubrificazione richiede conoscenze di molte altre proprietà come: il potere di non lasciarsi inquinare/sporcare la bagnabilità dei metalli la formazione di schiuma invecchiamento il potere di separarsi dallacqua il comportamento alla corrosione il deterioramento della protezione nel campo di attriti misti il potere di neutralizzare acidi il comportamento contro le guarnizioni e parti verniciate ecc.

25 Tratto da 3.14 Viscosotà (Grandezza derivata) Agisce sulla densità del liquido cambia rapporto m/V Importante per viscosimetri a deflusso ISO 3448 e norma DIN Attrito sullo strato del liquido Con più è viscoso con meno è fluido! Diverse vecchie unità di misura in uso pag. 95

26 Occhio!

27 6.2 Grassi lubrificanti Tre elementi di base –Olio di base –Materiale attivo –Indurente (solidificante, saponi o bentonite) Grandezze caratteristiche: –colore –struttura –punto di formazione delle gocce/liquefazione –penetrazione/consistenza –viscosità dellolio di base –tipo del solidificante –parte dolio –campo dimpiego a dipendenza della temperatura –resistenza al pompaggio e alla fluidità –ecc.

28 Classificazione lubrificanti Con il viscosimetro ENGELER a deflusso si definisce quanto impiega lacqua a fuoriuscire, p. e. 10 sec. Un volume uguale dolio ammesso che impieghi 215 sec. a fuoriuscire allora la sua viscosità è di 21.5°E. Per lolio il tempo impiegato è 21.5 volte maggiore.

29 Classificazione lubrificanti Per oli lubrificanti di motori esistono anche delle classi di viscosità SAE. (Society of Automotive Engineers) Per MOTORI

30 Classificazione lubrificanti Nelle due norme SAE vengono differenziati gloli per luso invernale (contrassegnato con la lettera W) e gli oli estivi senza contrassegni.

31 Classificazione lubrificanti (NLGI National Lubricating Grease Institute) Classificazione in base alla consistenza

32 Classificazione lubrificanti - Penetrazione (grasso lavorato o non) DIN Punto di sgocciolamento (da grasso a olio), dipende dal solidificante e dalla viscosità di base. La temperatura più alta dimpiego non corrisponde a quella di formazione delle goccie. DIN

33 Verifica dei materiali lubrificanti Lanalisi si estende al: - colore - contenuto di corpi estranei: acqua particelle Acidi - viscosità: troppo alta se lolio è vecchio troppo bassa se mescolato con petrolio usato per pulire

34 Verifica dei materiali lubrificanti Misure: DIN- oppure bicchiere di ENGELER. DIN Determinazione della viscosità. Regole generali. Esempio: contenitori dolio OK quando: non contengono acqua contengono poche particelle ne acidi che sono ancora alcaici e per quanto concerne la viscosità deve essere nel campo di tolleranza

35 Cosè un laminatoio? Il laminatoio è una macchina industriale per la laminazione e/o la sagomatura a caldo o a freddo di materiali malleabili.

36 Campionatura per analisi Regola: La prova dellolio deve essere rappresentativa per i contenitori. Valutazione: Oggettiva (più precisa) Soggettiva (imprecisa)

37 Valutazione soggettiva Lasciare riposare per 30 minuti in una provetta il campione Valutazione: Colore (confrontarlo con quello di un olio fresco o dellultimo campione) Scuro sta per probabilmente invecchiamento avanzato torbido probabilmente contiene acqua sopra lo 0,01%. Depositi trucioli (ev.toglierli con una calamita). fiocchi o materiale galleggiante solo dopo giorni sul fondo.

38 Valutazione oggettiva (es.: per il contenuto di particelle) Si preleva un campione (10 ml) filtraggio con porosità definita analisi microscopio o spettrale

39 Contenuto dacqua nellolio Se il contenuto dacqua è superiore allo 0.1% durata limitata di cuscinetti Contenuto dacqua diagnosticabile anche con una reazione chimica (liberazione didrogeno)

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41 7 Corrosione Insieme di reazioni chimiche, mutazioni dei materiali. Esempio di danni secondari sono: –esplosione di contenitori con conseguenti danni allambiente circostante –irradiazione di materiali e energia di processi causata dallesplosione di contenitori in luoghi non ermetici –formazione di miscele altamente esplosive pericolose per lambiente e per le persone.

42 7.1 Tipi di corrosione Asportazione regolare del materiale Elemento galvanico Corrosione a buchi

43 7.1 Tipi di corrosione Al confine dei granuli (intercristallinica) Nelle fessure Per screpolature dovute alla tensione

44 Misure di grandezza della corrosione DIN Tabella resistenza alla corrosione pag. 111

45 Alcune caratteristiche di alcuni materiali Metalli: buoni conduttori del calore e della corrente elettrica alta resitenza e rigidità debole dilatazione a causa della temperatura resistenti alla corrosione e al logoramento utilizzabili ad alte temperature impermeabili a gas e vapori alta densità Saldabili Termoplastici: cattivi conduttori del calore, isolanti per la corrente elettrica limitata resistenza e rigidità grande dilatazione a causa della temperatura resistenza alla corrosione molto variabile, così come la resistenza al logoramento temperatura sopra i 200°C solo in casi eccezionali permeabili a gas e vapori bassa densità saldabili bruciano Duroplastici: come i termoplastici, ma non sono saldabili Elastomeri: cattivi conduttori del calore, isolanti per la corrente elettrica elastici resistenza alla corrosione molto variabile, piuttosto cattiva (rigonfiamenti) temperatura sopra i 200°C solo in casi eccezionali permeabili a gas e vapori * bassa densità non saldabili bruciano

46 7.3 Protezione contro: Corrosione Logoramento Affaticamento Perdita materiale Promuove la rottura

47 7.3 Protezione dalla corrosione: Dei metalli (asporto di materiale, assottigliamento, danno esterno) –4 possibilità in caso di logoramento lineare: –Diminuire lattività dellagente aggressivo (aggiunta inibitori) –Applicare una corrente inversa –Applicare degli strati protettivi (smalti, teflon) –Sostituzione con materiale più resistente –4 possibilità per elementi galvanici: –Combinare materiali con lo stesso potenziale elettrico –Introdurre isolazione elettrica (bloco flusso corrente) –Tener lontane soluzioni elettrolitiche –Usare materiale resistente alla corrosione. –Per erosione a buchi: (vedi corrosione superficiale +) –Usare leghe che favoriscono lapplicazione di strati protettivi –Evitare depositi nelle tubazioni –Diminuire la temperatura di servizio –Per corrosione nelle fessure: (vedi elementi galvanici +) –Evitare le fessure ö_Ö –Per corrosione intercristallinica: –Usare acciai NIRO a basso contenuto di C (<0.03%) contenenti Titanio e Nobio –Dopo saldatura temperare –Evitare acciai con elevato contenuto di zolfo –Per screpolature da tensione meccanica: (N.B. combinazioni da evitare) –Per corrosione da sfregamento (ruggine daccopiamento, segnale dallarme ->polvere rosso bruno –Impedire i micro-movimenti –Trattamento delle superfici (strati protettivi) –Paste speciali (pasta di montaggio nera NON serve, anzi!)

48 7.3 Protezione dalla corrosione: Di plastiche ed elastomeri (nessun asporto di materiale ma rigonfiamento, danno interno) Provvedimenti di protezione limitati! rimpiazzo

49 Protezione contro il logoramento Sono possibili 4 provvedimenti per evitare accoppiamenti soggetti a corrosione Modificare la costruzione del sistema –Sostituire sedi scorrevoli (bussole) e a rotolamento (cuscinetti) –Sostituire film lubrificante Sostituire il materiale dintercapedine –Cambio del lubrificante (grasso o olio) –Evitare entrata di sostanze estranee Aggiungere strati protettivi –Molibdeno, cromo, rame, TEFLON, zinco, oro,… Usare materiale più resistente allusura –Vedi tabella

50 Caso particolare Corrosione per cavitazione (nelle incavature) nelle turbine o valvole daspirazione. Bassa pressione formazione bolle aggregazione forti urti meccanici materiale di protezione si danneggia corrosione Misure di rimedio –Aumentare la pressione dalla parte dellaspirazione –Diminuire la temperatura del liquido –Ridurre la velocità del flusso –Usare materiale più resistente (Acciaio Cr-Mn, NIRO, bronzo) –Lucidare le superfici Acciaio = lega Fe-C (1.7%) Ghisa = lega Fe-C (6%)

51 Meccanismi daffaticamento del materiale: Rottura per sollecitazione dinamica Formazione di fossette a causa di pressione dinamica

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53 8 Affaticamento, Invecchiamento, Sovraccarico Laffaticamento é una conseguenza dovuta a sollecitazioni dinamiche e allazione di forze che agiscono sui materiali. Laffaticamento del materiale si manifesta in: –alberi sottoposti a rotazione –pezzi che oscillano o con spostamenti veloci in avanti e indietro –rullatura (laminatoi) area dei denti che si intersecano, ecc. –pezzi che vanno in battuta.

54 Esempio: ruote dentate Due tipi di sollecitazione dinamica: Piegatura variabile Pressione centrale variabile Rotture dovute allaffaticamento e scanalature hanno luogo quando il materiale è sollecitato oltre il consentito a causa di: - errori di costruzione rispettivamente di calcolo - sovra carico della macchina.

55 Affaticamento rottura (per acciaio) Acciaio INOX: Ferro, Cromo (13%), Carbonio (0.25%) Resistenza

56 Al contrario del processo di logoramento levoluzione dellaffaticamento non é visibile non é misurabile. ma si può sorvegliare sorveglianza dello stato

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58 9. Installazioni elettriche I singoli elementi (punti di possibile misura) come: -tensione -corrente -resistenza -frequenza e periodo -potenza elettrica Le 5 regole di sicurezza, secondo le prescrizioni della corrente forte sono assolutamente da rispettare e sono: Disinserire e separare completamente listallazione Assicurarsi contro un rienserimento Verificare lassenza di tensione Effettuare la messa a terra Proteggersi contro pezzi o parti di circuito nelle vicinanze sotto tensione.

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60 10. Analisi dello stato e procedimento sistematico Come affrontare i problemi con 4 metodi: - Brainstorming - Mindmapping - Fischgratmetode (metodo a lisca di pesce) - Analisi tecnica dei disturbi

61 Brainstorming Necessità del gruppo Principi defficienza!

62 Mind-Mapping Obiettivo o punto di partenza

63 Fischgratmetode (metodo a lisca di pesce) Lobiettivo del metodo é di poter riassumere secondo delle strutture tutte le cause di un problema o di uno stato, che sono da ricercare.

64 Analisi secondo Kepner Tregoe

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66 Mappe concettuali


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