Czynniki i procesy 

wymuszające zmiany stanu 

technicznego urządzeń.

Rodzaje uszkodzeń

     Czynniki działające na obiekt techniczny

•

Konkretny obiekt techniczny wykonuje swoje funkcje 

w zmiennych warunkach fizycznych zwanych 

otoczeniem. Oddziaływania otoczenia mogą być 

różnorodne. 

•

Z punktu widzenia eksploatacji istotnymi 

oddziaływaniami są te, które powodują zmianę 

wartości lub stanu cech warunkujących poprawną 

pracę obiektu technicznego. 

•

Oddziaływania takie nazywa się 

czynnikami 

wymuszającymi

. Są nimi 

czynniki robocze

, które 

zależą od wykonywanych czynności oraz 

czynniki 

zewnętrzne

, które zależą od otoczenia w jakim obiekt 

się znajduje.

•

Czynniki robocze przestają działać, gdy obiekt 

nie pracuje (nie wykonuje czynności). 

•

Czynniki zewnętrzne działają niezależnie, czy obiekt 

pracuje czy nie.

•

Przykładami czynników roboczych są

: naciąg pasa 

klinowego w napędach, prąd płynący przez włókno 

żarówki czy temperatura ścian cylindra w silniku. 

•

Jako czynniki zewnętrzne można wymienić

: ciśnienie, 

wilgotność, zapylenie, temperatura i inne.

• Wyeliminowanie czynników roboczych nie jest możliwe, 

jednak niektóre czynniki zewnętrzne można usunąć 

częściowo poprzez zastosowanie np. filtrów olejowych, 

powietrznych, hermetyzacji czy pokryć 

antykorozyjnych.

• Osobną grupę czynników wymuszających stanowią 

wpływy antropotechniczne

, które mogą być przyczyną 

uszkodzeń (wynikających ze świadomej lub 

nieświadomej działalności człowieka). Konstruktor 

powinien przewidzieć zabezpieczenia przed niewłaściwą 

obsługą, oraz na etapie wytwarzania przed 

niewłaściwymi operacjami składającymi się na 

wytworzenie obiektu.

• Gdy znamy charakter oddziaływania na obiekt, to 

możemy wnioskować o rodzaju uszkodzeń oraz o 

rozkładzie prawdopodobieństwa poprawnej pracy 

obiektu.

 

• W aspekcie 

analizy niezawodnościowej

, zadaniem 

eksploatacyjnych badań obiektu winno być wyznaczenie 

rzeczywistych czynników wymuszających, które są 

dokonywane na drodze eksperymentalnej. Z uwagi na 

czasochłonność badań wyznaczamy tylko te czynniki, 

które zasadniczo wpływają na zmiany własności obiektu 

np.: obciążenie, natężenie prądu czy temperatura 

otoczenia.

   Uszkodzenia obiektów technicznych

• Uszkodzeniem obiektu nazywamy 

zdarzenie powodujące przejście 
obiektu ze stanu zdatności do stanu 
niezdatności.

• Na skutek działania otoczenia oraz 

czynników roboczych własności obiektu 
ulegają zmianie, co uwidacznia się w 
zmianie wartości cech początkowych 
mierzalnych i niemierzalnych.

• Uszkodzenie obiektu

 w sensie 

ogólnym jest to stan, gdy co najmniej 
jedna z mierzalnych lub 
niemierzalnych cech obiektu przestaje 
spełniać stawiane jej wymagania

Przejście i-tej cechy obiektu ze stanu zdatności do stanu 

niezdatności

• Uszkodzenie obiektu technicznego może pojawić się niezależnie 

od czasu użytkowania np. przebicie opony samochodowej, które 

nie zależy od stopnia zużycia samochodu i z zasady nie jest 

zależne od stanu bieżnika.

• Dla wielu cech obiektu ustala się (umownie) przedziały wartości  

dopuszczalnych, których przekroczenie uważa się za uszkodzenie. 

Czas do chwili, gdy dana cecha przekroczy dopuszczalną 

wartość, jest czasem poprawnej pracy obiektu technicznego 

      

Uszkodzenia obiektów mogą wynikać z:

• 

błędów konstrukcyjnych

 (Może to być np. karb. Czynniki 

wymuszające mogą znacznie przekraczać wartości nominalne, a 

chwilowo przekraczać ekstremalne).

• 

wad technologicznych

 (Gdy wahania parametrów procesu 

technologicznego są znaczne, wówczas własności początkowe 

wytworzonych obiektów technicznych będą różne, co powoduje, 

że niezawodność początkowa niektórych egzemplarzy będzie 

mniejsza od pozostałych i od zakładanej).

• 

niewłaściwej eksploatacji

 (Obiekt techniczny przeznaczony jest do 

pracy w pewnym zakresie czynników wymuszających na które 

składają się 

czynniki robocze i zewnętrzne

. Nieprzestrzeganie 

zasad eksploatacji przez nieprzewidziane działanie czynników 

wymuszających zarówno roboczych jak i zewnętrznych powoduje 

przedwczesne powstawanie uszkodzeń.).

• 

zużywania się (starzenia) obiektu

 (W metalach, tworzywach 

sztucznych, gumie itp. zachodzą nieodwracalne zmiany 

prowadzące do zmiany własności początkowych, które są 

przyczyną uszkodzeń pomimo, że obiekt był prawidłowo 

skonstruowany, wytworzony i eksploatowany).

• Na uszkodzenie obiektu może 

składać się działanie jednego lub 
więcej czynników jednocześnie. 
Uszkodzenie obiektu może być:

- mechaniczne (naprężenia 

statyczne, pełzanie, zmęczenie, 
pitting (wykruszanie), zużycie 
cierne),

- chemiczne (korozja metali, 

starzenie gumy, farb, izolacji, 
butwienie drewna),

- elektryczne (elektrokorozja),
- cieplne (nadtapianie, zgorzelina).

Typowe kryteria klasyfikacji uszkodzeń

    Procesy zużyciowe w eksploatacji obiektów 

technicznych

    Poza uszkodzeniami nagłymi w procesie 

eksploatacji obiektu technicznego występują 

uszkodzenia wynikające z procesów 

zużyciowych. 

   Do procesów tych można zaliczyć: 

 > tarcie,
 > zmęczenie materiału, 
 > korozję

. 

 

Zużycie zachodzące w obiekcie podczas 

eksploatacji zależy od :

- losowo zmiennych wartości własności 

początkowych

- losowo zmiennych wartości czynników 

wymuszających (roboczych , zewnętrznych)

   Tarcie
• Zużycie powierzchni (warstwy) podlegającej 

procesowi tarcia

 powoduje ubytek tworzywa, 

zmianę jego struktury, składu chemicznego 

warstwy wierzchniej, oraz zmianę stanu 

naprężeń  i odkształceń tej warstwy.

• W procesach zużywania ciernego rozróżnia 

się między innymi dwie grupy procesów 

zużycia:

- quasi-statyczne – od początku trwania 

procesu tarcia – ubytki masy

- dynamiczne – ubytki masy po pewnym 

okresie trwania tarcia (w początkowym 

okresie narastają zmiany jakościowe, 

zmęczenie powierzchniowe)

     Do najczęściej występujących w procesie 

zużycia metalowych części obiektów 
zaliczamy:

1. Zużycie przez sczepienie I rodzaju 

(adhezja) - polega na plastycznym 
odkształceniu warstwy wierzchniej 
(najwyższych wierzchołków 
chropowatości). 

      

Pojawiają się miejscowe szczepienia 

metaliczne obu powierzchni i niszczenie 
ich z odrywaniem cząstek metalu.

 

Powierzchnie muszą być zbliżone na 
odległość parametru sieci elementarnej, 
czyli powierzchnie nie mogą być pokryte 
tlenkami. 

Zachodzi przy tarciu suchym lub 

przy ubogim smarowaniu.

2.  Zużycie w wyniku utleniania - jest to 

skomplikowane zjawisko 

adsorpcji tlenu

. Na  

powierzchni tarcia dochodzi do dyfuzji tlenu w 

odkształcone plastycznie i sprężyście 

mikroobjętości metalu z jednoczesnym 

tworzeniem warstewek stałych roztworów i 

związków chemicznych metalu z tlenem i 

oddzieleniem tych warstewek od trących 

powierzchni. 

    To zużycie zachodzi, gdy szybkość tworzenia tych 

warstewek jest większa od niszczenia 

powierzchni przez ścieranie.   

    Zużycie przez utlenianie zachodzi zarówno 

przy 

tarciu ślizgowym jak i przy tocznym.

 

    Przy tarciu tocznym ten rodzaj zużycia towarzyszy 

zużyciu zmęczeniowemu. 

    Przy ślizgowym jest istotne w przypadkach tarcia 

suchego i granicznego.

3. Zużycie cieplne (przez sczepianie II 

rodzaju) – jest to ten rodzaj zużycia, przy 
którym następuje niszczenie powierzchni 
metali w wyniku 

nagrzania stref tarcia 

do temperatury zmiękczenia, 
makroszczepiania cieplno-
adhezyjnego i rozmazywania metalu 
na powierzchniach trących ciał. 

   Towarzyszy temu proces utleniania 

warstwy wierzchniej, czasami proces 
skrawania miękkiego metalu 
nierównościami ciała twardszego. 
Powstają wówczas makronierówności.

   4. Zużycie ścierne – zachodzi wówczas, gdy 

między powierzchniami tarcia znajduje się 

ścierniwo twardsze

 od tworzywa części 

maszyn, lub gdy twardość jednej z 
chropowatych powierzchni jest 

większa 

od twardości przeciwpowierzchni. 

    W obu wymienionych   przypadkach 

występuje skrawanie materiału, podobne 
do skrawania nierówności przy szlifowaniu. 

    Proces ten przebiega znacznie szybciej niż 

niszczenie w wyniku sczepiania lub 
utleniania. Jest typowy dla tarcia suchego 
lub mieszanego, jeżeli w smarze zawarte 
są cząstki ścierniwa.

 5. Zużycie przez łuszczenie i pitting – jest 

to proces niszczenia przy 

tarciu tocznym

 

uwarunkowany odkształceniami 
plastycznymi i sprężystymi, prowadzącymi 
do zmęczenia warstwy wierzchniej i 
tworzenia mikropęknięć zmęczeniowych, 
które rozwijając się prowadzą do 
wypadania cząstek metalu w kształcie 
łusek na skutek powtarzających się 
działań nacisków kontaktowych. 

   

Pittingiem 

nazywamy zużycie zachodzące 

przy tarciu tocznym w obecności smaru. 
Produkty zużycia mają charakterystyczną 
budowę gruzełkową.

• Własności początkowe istotne dla przebiegu 

zużycia to:

     

rodzaj trących metali, stan warstwy wierzchniej 

(gładkość, naprężenia własne), własności 

mechaniczne tworzywa (moduł sprężystości, granica 

plastyczności, twardość), własności chemiczne 

(aktywność do tlenu, reagowanie ze smarem) czy 

własności smaru (lepkość, smarność).

• Ważniejsze robocze czynniki wpływające na zużycie 

to: 

     

wartość nacisków, charakter nacisków (stałe, 

zmienne, udary), rodzaj ruchu, charakter styku 

(punktowy, liniowy).

• Nauką o tarciu i procesach towarzyszących tarciu jest 

tribologia. 

     Zajmuje się ona opisem zjawisk fizycznych 

(mechanicznych, elektrycznych, magnetycznych itp.), 

chemicznych, biologicznych i innych – w obszarach 

tarcia.  

     Do ważnych zjawisk towarzyszących tarciu, a mających 

wielkie znaczenie techniczne, należą procesy zużywania 

się materiałów trących i smarowanie.

      

Obciążenia zmienne

    Obciążenie elementu konstrukcyjnego zmiennymi siłami 

powoduje po pewnej liczbie zmian obciążeń charakterystyczny 

złom zmęczeniowy, który z reguły ma charakter złomu 

kruchego.

      Do własności początkowych mających wpływ na 

wytrzymałość zmęczeniową należą:

      - kształt i wymiary badanego obiektu,
      - stan warstwy wierzchniej (gładkość, stopień zgniotu, 

struktura),

      - własności mechaniczne i fizyko-chemiczne tworzywa,
      - współczynnik kształtu αk, współczynnik działania karbu βk, 

współczynnik wrażliwości na działanie karbu ηk.

     Czynniki robocze działające na obiekt techniczny powodują 

zmęczenie materiału, a czynniki zewnętrzne wpływają na 

przebieg zjawiska zmęczenia.

 

    Wytrzymałość zmęczeniową obiektu można zwiększyć przez 

wyeliminowanie 

ostrych przejść i podcięć oraz ostrych rys na 

powierzchni.

 

    Podobnie zapobieganie odwęglaniu powierzchni, jej korozji i 

erozji wpływa na zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej. 

    W tym samym kierunku działa także eliminacja połączeń 

wciskowych czy kołkowych wywołujących zaburzenia w 

mikroskopowym stanie naprężeń .

   Korozja

• Przyczyną występowania uszkodzeń jest także 

korozja - 

niszczenie tworzywa  pod wpływem 

otaczającego środowiska w wyniku procesów 

chemicznych, elektrochemicznych lub 

fizykochemicznych

.

• Rodzaje korozji chemicznej:
      - 

korozja gazowa

 – zachodzi w warunkach 

uniemożliwiających skraplanie się pary na 

powierzchni metalu. Zachodzi zazwyczaj w 

podwyższonej temperaturze. 

      - 

korozja w nieelektrolitach

 – zachodzi pod 

działaniem agresywnych substancji organicznych 

nie będących elektrolitem (nie przewodzi prądu).

• Korozja elektrochemiczna – przebiega z 

udziałem elektrolitów, działających z powierzchnią 

metali i dzieli się na:

     - 

korozję w elektrolitach

. Ten rodzaj korozji 

zachodzi pod działaniem wód naturalnych oraz 

roztworów wodnych na powierzchnię metalu. Może 

zależeć od charakteru środowiska (w kwasach, 

zasadach i solach).

        

Korozja cd.

      - 

korozję ziemną

 spowodowaną agresywnym działaniem 

gleby,

      - 

korozję atmosferyczną

. Jest to korozja pod wpływem 

otaczającego środowiska  (powietrza) lub gdy metal 

znajduje się w dowolnym wilgotnym gazie.

      - 

elektrokorozję

, która zachodzi pod wpływem prądu z 

zewnętrznego źródła (metalowych części toru oraz instalacji 

podziemnych, uszkodzenia powłok kabli, rurociągów, 

fundamentów w miejscach trudnych do przewidzenia i 

zlokalizowania pod wpływem prądów błądzących),

- 

korozję stykową (kontaktową)

 spowodowaną zetknięciem się 

dwóch metali o różnych potencjałach elektrochemicznych,

- 

korozję przy współudziale czynników mechanicznych

 – może 

być intensyfikowana naprężeniami, zmęczeniem materiału,

- 

korozję w warunkach jednoczesnego działania

: kawitacji, 

strumienia cieczy i gazu oraz tarcia.

     Niszczenie korozyjne towarzyszy eksploatacji większości 

obiektów, a straty nimi spowodowane niekiedy wielokrotnie 

przewyższają skutki zużycia mechanicznego. 

   

Objawem niszczenia korozyjnego może być rdzewienie, 

pękanie lub spadek wytrzymałości mechanicznej albo 

ciągliwości metali.

                 Dziękuję za uwagę