UNIWERSYTET 

TECHNOLOGICZNO-

PRZYRODNICZY W Bydgoszczy

EKSPLOATACJA I NIEZAWODNOŚĆ 

MASZYN

Temat: Zużycie zmęczeniowe warstwy 

wierzchniej. Spalling. Pitting. 

Wykonali:

Piotr Sopalski

Tomasz 
Zarembski

grupa D

mgr 2008/09

 

 

Zużywanie zmęczeniowe

Obciążenia cykliczne – ciągłe trących się 

elementów powoduje ich zmęczenie a w 

konsekwencji zużycie. Typowym układem, 

w którym występują procesy zmęczeniowe 

warstw wierzchnich jest układ tarcia 

tocznego. W układzie tym występują 

obciążenia cykliczne miejsc styku. Jest to 

styk skoncentrowany. W skutek 

wielokrotnie powtarzających się styków, w 

warstwie podpowierzchniowej występują 

mikropęknięcia, które wychodząc na 

powierzchnię powodują jej ubytki. 

 

 

Rodzaje tarcia 

zmęczeniowego:

- zużywanie przez łuszczenie 
(spalling),
- zużywanie przez wykruszanie 
(pitting).

 

 

SPALLING

Zużywanie przez łuszczenie (spalling) 
występuje w suchym styku podczas toczenia 
lub toczenia z poślizgiem. Może ono wystąpić 
także w styku słabo smarowanym. Zużywanie 
to polega na oddzielaniu się materiału w 
postaci łusek. Procesowi temu towarzyszy 
zazwyczaj utlenianie się materiału w 
warstewce przypowierzchniowej. Powierzchnie 
zużyte przez łuszczenie mają obszerne, lecz 
płytkie ubytki, rzadko rozmieszczone oraz 
pokryte są rozwalcowanymi cząstkami 
oddzielonymi z warstwy wierzchniej. 

 

 

SPALLING

Zużywanie tego rodzaju występuje w 
układach: koło - szyna, w słabo 
smarowanych łożyskach tocznych i 
przekładniach zębatych, a także w walcach 
hutniczych. Intensywność zużywania przez 
łuszczenie zależy od: nacisków, 
częstotliwości obciążania styku, kształtu i 
wymiarów styku oraz od własności 
mechanicznych materiałów.

 

 

 

SPALLING

Schematyczny obraz 
powierzchni zużytej 
zmęczeniowo - główka 
szyny zużyta przez 
spalling (rozmiary łusek 
są przesadzone) 

 

 

PITTING

Występuje w smarowanym styku 

podczas toczenia lub toczenia z 

poślizgiem, składa się z trzech faz 

(zmęczeniowe pękanie warstwy 

wierzchniej i tworzenie się mikroszczelin 

– rozklinowujące działanie oleju –

wyrywanie nadwyrężonych fragmentów 

szczelin z warstwy wierzchniej wskutek 

adsorpcji oleju i rozciągających 

naprężeń w styku) np. łożyska toczne, 

przekładnie zębate, napędy krzywkowe. 

 

 

SCHEMAT ROZWOJU PITTINGU

Schemat rozwoju pittingu: a) faza pierwsza — rozwój 

pęknięć zmęczeniowych, b) faza druga - fk — 

rozklinowujące działanie oleju w strefie wysokich ciśnień [p 

— rozkład ciśnienia w strefie styku, c) faza trzecia — 

odrywanie „zmęczonych" cząstek przez rozciągające 

działanie oleju adsorbowanego na ich powierzchniach; I — 

element czynny, II — element bierny 

 

 

Przykłady występowania 

pittingu

• Schematyczne obrazy powierzchni 

zużytych zmęczeniowo:II — 

zużycie przez pitting; a) bieżnia 

pierścienia łożyska tocznego, b) 

bok zęba koła zębatego

 

 

Odmiany pittingu

W niektórych elementach maszyn 
( szczególnie w kołach zębatych) 
pitting występuje w dwóch 
odmianach, jako:

– przemijający,
– progresywny.

 

 

Pitting przemijający

Pitting przemijający może wystąpić 
podczas pierwszej fazy eksploatacji 
nowych kół zębatych. Dotyczy to w 
szczególności kół wykonanych z 
materiałów nieutwardzonych lub 
miękkich. Nie ma on wpływu na 
trwałość oraz niezawodność 
skojarzenia i po pewnym czasie na 
ogół ustępuje.

 

 

Pitting progresywny

Pitting progresywny wzrasta 
gwałtownie w miarę upływu czasu. 
Wgłębienia szybko powiększają się, w 
wyniku czego pozostała, 
nieuszkodzona powierzchnia przenosi 
coraz większą część obciążenia. 
Ostatecznym skutkiem pittingu 
progresywnego jest całkowite 
uszkodzenie powierzchni.

 

 

Pitting – Co ma wpływ?

Wpływ własności elementów 
systemu trybologicznego na zużycie 
przez pitting:

a) Wpływ geometrii powierzchni,

• Wysokość nierówności,
• Dokładność wykonania,
• Dokładność osiowania,
• Błędy kształtu,

 

 

Pitting – Co ma wpływ?

Wpływ własności elementów 
systemu trybologicznego na zużycie 
przez pitting:

b) Wpływ materiału,

• Wzrost z zwiększeniem się wytrzymałości 

zmęczeniowej oraz granicy plastyczności,

• Wzrost twardości,
• Zastosowanie nawęglania,

 

 

Pitting – Co ma wpływ?

Wpływ własności elementów systemu 
trybologicznego na zużycie przez 
pitting:

c) Wpływ lepkości,
d) Wpływ dodatków,

• Dodatki na bazie fosforu oraz związki molibdenu 

mogą znacznie zwiększyć odporność na pitting.

e) Wpływ atmosfery

• Oddziaływanie tlenu oraz wilgoci zawartej w 

atmosferze.

 

 

Pitting – Co ma wpływ?

Wpływ własności elementów 
systemu trybologicznego na zużycie 
przez pitting:

b) Wpływ materiału,

• Wzrost z zwiększeniem się wytrzymałości 

zmęczeniowej oraz granicy plastyczności,

• Wzrost twardości,
• Zastosowanie nawęglania,

 

 

Przeciwdziałanie zużyciu

Przeciwdziałanie powinno nastąpić już 
w procesie konstruowania poprzez 
dobór przez konstruktora takich 
postaci zespołu tribomechanicznego, 
jego materiałów i smarowania, aby 
zminimalizować zużycie w przyszłym 
ruchu tego zespołu. Konstruktor 
podaje też informacje technologiczne i 
eksploatacyjne. 

 

 

Innym sposobem zapobiegania zużyciu to 
sposób technologiczny w którym możemy 
wyróżnić:

• obróbkę cieplną (hartowanie 

powierzchniowe: płomieniowe, indukcyjne i 
laserowe),

• obróbkę cieplno chemiczną (nawęglanie, 

azotowanie utwardzające, cyjanowanie, 
cyjanonasiarczanie kąpielowe, 
azotonasiarczanie gazowe, chromowanie 
dyfuzyjne, tytanowanie dyfuzyjne)

• obróbkę plastyczną (np. dogniatanie),
• pokrycia i powłoki (np. niklowanie 

chemiczne, fosforowanie, napawanie)

 

 

Nawet doskonała konstrukcja oraz 
wysoka jakość wykonania maszyny lub 
urządzenia nie gwarantują jej dużej 
trwałości i niezawodności. Warunkiem 
dodatkowym bezawaryjnego ruchu 
maszyn jest ich prawidłowa 
eksploatacja, to jest jej użytkowanie 
zgodne z założeniami konstrukcyjnymi 
i warunkami technicznymi, oraz 
właściwa odnowa, rozumiana jako 
okresowe przeglądy i remonty.