Micropitting

Micropitting (z ang. mikro wżery) to zmęczeniowe uszkodzenie powierzchni materiału powszechnie obserwowanego w łożyskach tocznych i przekładniach zębatych. Zmęczenie to, zwane także w literaturze anglojęzycznej jako surface distress, jest inicjowane powierzchniowo na poziomie chropowatości^[1]. Termin micropitting został początkowo wprowadzony przez przemysł przekładniowy do opisania drobnych odprysków i pęknięć na powierzchni, które czasami pojawiają się na powierzchni styków toczno-ślizgowych.

Powody powstawania

Prace prowadzone nad teorią micropittingu wskazują, że istnieją trzy parametry mające istotny wpływ na rozwój tych wżerów^[2]. Należą do nich powierzchnia styku bieżni z elementem tocznym, odległość chropowatości i parametr Stribecka k, który jest stosunkiem grubości filmu smarnego do złożonej chropowatości powierzchni. Wżery ulegają zmniejszeniu, gdy chropowatości są odkształcane elastycznie podczas pracy łożyska.

Konsekwencje

Chociaż micropittingu nie można uważać za główny powód uszkodzenia elementu (np. łożyska tocznego), to może on generować zarówno zużycie, jak i zanieczyszczenia. To z kolei zmieni z czasem makro-profil i może prowadzić do spallingu. ISO 15243^[3] odnosi się do tego rodzaju uszkodzenia lub awarii jako zniszczenia powierzchni lub zmęczenia na niej zainicjowanego, które pogarsza chropowatość powierzchni styku tocznego w warunkach ograniczonego smarowania i pewnego procentu ruchu ślizgowego powodującego powstawanie:

wypolerowanych obszarów (zeszklone; szare plamy),
chropowate mikropęknięcia,
microspalling.

Zapobieganie

Ryzyko micropittingu można zmniejszyć kilkoma sposobami. Można to uzyskać na przykład poprzez:

obniżenie tarcia powierzchniowego,
redystrybucję naprężeń przypowierzchniowych w korzystny sposób,
zmniejszenie ciśnień przy smarowaniu mieszanym lub
optymalizację procesu docierania.

Jednym ze sposobów realizacji tego scenariusza jest zastosowanie powłok ochronnych, takich jak black oxide^[1]. Jednak pomimo wielu prac teoretycznych i eksperymentalnych dotyczących micropittingu opisujących to ogólnie (patrz np. w^[4]), wpływ powłok na micropitting nie został jeszcze dostatecznie zbadany.

Przypisy

↑ ^a ^b V.V. Brizmer V.V. i inni, The Tribological Performance of Black Oxide Coating in Rolling/Sliding Contacts, „Tribology Transactions”, 60 (3), 2017, s. 557–574, DOI: 10.1080/10402004.2016.1186258, ISSN 1040-2004 [dostęp 2021-01-05] (ang.).
↑ D.D. Berthe D.D. i inni, Micropitting in Hertzian Contacts, „Journal of Lubrication Technology”, 102 (4), 1980, s. 478–489, DOI: 10.1115/1.3251583, ISSN 0022-2305 [dostęp 2021-01-05] .
↑ ISO Standard 15243., Rolling Bearings-Damage and Failures-Terms, Characteristics and Causes., BSI British Standards, 2004, DOI: 10.3403/03038880u [dostęp 2021-01-05] .
↑ G.E.G.E. Morales-Espejel G.E.G.E., V.V. Brizmer V.V., Micropitting Modelling in Rolling–Sliding Contacts: Application to Rolling Bearings, „Tribology Transactions”, 54 (4), 2011, s. 625–643, DOI: 10.1080/10402004.2011.587633, ISSN 1040-2004 [dostęp 2021-01-05] .

[:0-1] V.V. Brizmer V.V. i inni, The Tribological Performance of Black Oxide Coating in Rolling/Sliding Contacts, „Tribology Transactions”, 60 (3), 2017, s. 557–574, DOI: 10.1080/10402004.2016.1186258, ISSN 1040-2004 [dostęp 2021-01-05] (ang.).

[2] D.D. Berthe D.D. i inni, Micropitting in Hertzian Contacts, „Journal of Lubrication Technology”, 102 (4), 1980, s. 478–489, DOI: 10.1115/1.3251583, ISSN 0022-2305 [dostęp 2021-01-05] .

[3] ISO Standard 15243., Rolling Bearings-Damage and Failures-Terms, Characteristics and Causes., BSI British Standards, 2004, DOI: 10.3403/03038880u [dostęp 2021-01-05] .

[4] G.E.G.E. Morales-Espejel G.E.G.E., V.V. Brizmer V.V., Micropitting Modelling in Rolling–Sliding Contacts: Application to Rolling Bearings, „Tribology Transactions”, 54 (4), 2011, s. 625–643, DOI: 10.1080/10402004.2011.587633, ISSN 1040-2004 [dostęp 2021-01-05] .

[1]

[2]

[3]

[4]