1.Jaki procent szacunkowo energii produkowanej na świecie pochłaniają opory ruchu wynikające z tarcia? Opony ruchu wynikające z tarcia wg Szacunkowych obliczeń specjalistów pochłaniają w skali światowej 30/50% produkowanej w ciągu roku energii

2.Z jakich materiałów niemetalowych są budowane łożyska toczne?Są to główne polimery stosuje się je tam gdzie warunki nie pozwalają zastosowanie standardowych materiałów ( agresywne środowisko, odporność na korozje, utrudnione lub niemożliwe smarowanie) - kompozyty polimerowe zbrojone włóknami- teflon (PTFE) - z krzyżowo nawijanych włókien szklanych i żywicy epoksydowej z warstwą ślizgową wykonaną z włókien teflonowych (PTFE) i polieterosulfonowych (PES) - ceramika - azotek krzemu ( np. na kulki) – polipropylen - poliacetalu (POM)

4.Co oznacza skrót MEMS? Micro Elektro – Mechanical System – Mikrosystemy, określenie zintegrowanych układów elektro – mechanicznych w których co najmniej wymiar szczególny jest w skali mikro 0,1-100 µm).

5.Zdefiniować pojęcia adhezja i kohezja Adhezja – łączenie się ze sobą powierzchniowych warstw ciał fizycznych (oddziaływanie powierzchniowe)Kohezja – zjawisko związane z oddziaływaniem międzycząsteczkowym występującym wewnątrz materiału (ciała) ( oddziaływanie międzycząsteczkowe)

7.Objaśnić zasadniczą różnicę pomiędzy metodą konwencjonalną i metodą instrumentalną wyznaczenia twardości powierzchni? W metodzie konwencjonalnej twardość zależy od przekątnej śladu wgłębnika. Metoda ta ma wiele błędów: różne osoby różnie odczytują przekątną śladu wgłębnika, przekątna śladu zależy od materiału w który zagłębiony jest wgłębnik, jeśli badany materiał odkształca się sprężyście to uzyskany ślad będzie mniejszy niż w rzeczywistości powinien być ( guma – materiał o nieskończenie dużej twardości) W metodzie instrumentalnej nie ma tych błędów gdyż twardość obliczana jest na podstawie głębokości penetracji wgłębnika, która jest mierzona i rejestrowana na bieżąco.

8.Zdefiniować nacisk krytyczny adhezyjny i nacisk krytyczny kohezyjny. Nacisk krytyczny kohezyjny Lc1 – obciążenie krytyczne przy którym następuje pękanie powierzchni. Nacisk krytyczny adhezyjny Lc2 – obciążenie krytyczne przy którym następuje oderwanie powłoki od podłoża.

9.Jakie prawa tarcia podał Leonardo da Vinci? Tarcie wywołuje dwukrotne zwiększenie oporu, gdyż ciężar ulegnie powiększeniu dwa razy, co oznacza ze tarcie jest proporcjonalne do obciążenia oraz że obszar powierzchni stykających się ciał ma mały wpływ na tarcie oraz tarcie nie zależy od prędkości poruszającego się ciała.

10.Podać wzór Amontonsa oraz jego uzupełnienie przez Coulomba. Teoria Amontonsa T= µ*N- tarcie jest rezultatem wspinania się jednego ciała po nierównościach drugiego przy ich przesuwaniu względem siebie pod działaniem nacisku normalnego Uzupełnienie przez Columba T= µ*N+A – Składnik A jest poprawką do wzoru Amontonsa i przedstawia część tarcia zależną do molekularnego oddział. Pow. Trących Błędem było przyjęcie A jako wartości stałej dla płaskich powierzchni

11.Podać podstawowe założenia do adhezyjnej teorii tarcia, sformułowanej w Oxfordzie Teoria ta zakłada, że styk ciał nie zachodzi na nominalnej powierzchni a na rzeczywistej. Nierówności znajdujące się na powierzchni ulegają deformacji. W strefie rzeczywistego styku zachodzi silna adhezja, w rezultacie której pojawiają się tzw. Mostki adhezyjne. Siła tarcia potrzebna jest do zerowania kontaktów adhezyjnych

14.Jak nazywa się jednostka OECD w 2005 roku ? Bowden (B) 10^-6 [mm³/Nm] N=k*Fn*s k=W/Fn*s gdzie N-zużycie objętościowe

15.Wymienić mechanizmy dominujące w zużyciu ściernym zwanym także abrazyjnym? Zużycie ścierne (abrozja) – można zaliczyć do procesorów chem-mech lub procesorów mechanicznych. Granica podziału tych rodzajów zużywania jest stosunek twardości mikronierówności pow lub pow zużywanej i sciernika Bruzdowanie i mikroskrawanie – podstawowe procesy występujące przy zużywaniu ściernym . Różnica między tymi mikro procesami polega na kształcie ziarna a głównie na kącie spływu wióra

18.Opisać i zilustrować mechanizm kawitacji. Jakie elementy maszyn i instalacji są narażone na kawitację? Kawitacja ( karity – dziura, ubytek) jest wynikiem, gwałtownej przemiany fazowej z fazy ciekłej w fazę gazową pod wpływem zmiany ciśnienia. Temp.wrzenia płynu maleje wraz ze spadkiem ciśnienia . Lokalny spadek ciśnienia prowadzi do wrzenia cieczy i powstawania pęcherzyków pary ( implozja). Rejony objęte kawitacją to najczęściej obszary burzliwego przepływu Kawitacja występuje w: - wąskich otworach przelotowych zaworu - na pow. Śruby napędowej statu - wirnikach pomp łopatki turbin torpedy wodne zwezki

19.Opisać i zilustrować mechanizm zużycia typu fretting Fretting – zjawisko zużywania pojawiające się na styku dwóch powierzchni w warunkach wzajemnego ruchu oscylującego o małej amplitudzie ( A≤70÷100pm) Fretting jest to zespół zjawisk fizycznych zachodzących w strefach kontaktu ciał gdy przemieszczają się one minimalnie względem siebie przy ruchu obrotowo lub postępowo zwrotnym, w wyniku drgań pulsacji obciążeń Występowanie: - elementy osadzone na wałkach na wcisk - połączenia nitowe, śrubowe - w połączeniu wału z piastą

20.Opisać i zilustrować zużycie typu pitting Pitting – styk skoncentrowany, nacisk Herża – zużycie zmęczeniowe rodzaj zużycia w której miejscowa utrata spójności i ubytki materiały są spowodowane zmęczeniem materiału w wyniku cyklicznego oddziaływania naprężeń kontaktowych. W skutek nakładania się odkształceń w warstwie wierzchniej w wyniku superpozycji naprężeń własnych i naprężeń kontaktowych tworzą się zmęczeniowe mikropęknięcia powierzchniowe przechodzące następnie w makro pęknięcia i zużycia. Występowanie:- łożyska toczne - przekładnie zębate - napędy krzywkowe W pęknięciu pojawia się smar (olej) następnie najeżdżająca nad pęknięcia kulka powoduje b. duży wzrost ciśnienia oleju w szczelinie. W skutek wzrostu ciśnienia w pęknięciu propaguje ono dalej.

21.Podać definicje tarcia granicznego. Tracie graniczne – gdy powierzchnia trąca jest pokryta minimalną ilością środka smarnego, zapobiegająca występowania tarcia suchego.

22.Kiedy najczęściej mamy do czynienia z tarciem mieszanym? Tarcie mieszane – suma zjawisk wszystkich lub co najmniej 2 rodzajów tarcia. Występuje ono gdy część obszarów tarcia styka się ze sobą bezpośrednio a część jest rozdzielona warstwą graniczną lub warstwą cieczy smarującej (tarcie hydrodynamiczne i elestohydrodynamiczne) Występuje ona na ogół przy małych prędkościach ruchu i dużych naciskach jednostkowych np. przy uruchomieniu i zatrzymaniu maszyny.

23.Opisać mechanizm zużycia adhezyjnego. Występuje w mikroobszarach plastycznego odkształcenia warstwy wierzchniej, a zwłaszcza największych wierzchołków chropowatości. Powstają wówczas lokalne szczepienia metaliczne powierzchni trących i niszczenie tych połączeń z odrywaniem cząstek metalu lub jego rozmazywaniem na powierzchni tarcia. Zużycie adhezyjne występuje przy tarciu ślizgowym o małych prędkościach względnych i dużych naciskach jednostkowych. Jeśli powierzchnie są idealnie rozdzielone smarem to zużycie adhezyjne nie wystąpi. Można wyróżnić 2 odmienne procesy zużywania adhezyjnego:- Zużywanie adhezyjne I- go rodzaju tzn. zużywanie przez szczepienie na zimno - II-go rodzaju tzn. przez szczepienie na gorąco 24.Wymienić czynniki mające wpływ na wartość współczynnika tarcia metali.- jakość obróbki – chropowatość powierzchni – dobór materiału kojarzonych –zanieczyszczenia - nacisków jednostkowych, - prędkości względnej ruchu – pola rzeczywistej powierzchni styku

25.Jaka jest różnica pomiędzy smarowaniem hydrodynamicznym i smarowaniem hybrydowym?Smarowanie hydrodynamiczne- występuje w chwili wytwarzania się klina smarnego który powstaje po przekroczeniu pewnej predkosci granicznej czopa względem panwi klin smarny powoduje uniesienie czopa i rozdzielenie powierzchni trących . Wada tego rozwiązania jest ze przy niskich prędkościach obrotowych nie powstaje klin smarny przez co nie dochcodzi do rozdzielenia powierzchni Smarowanie hybrydowe – jest to połączenie smarowane hydrodynamiczne oraz hydrostatyczne w celu rozdzielenia dwóch powierzchni w czasie rozmachu urządzenia. Ponieważ smarowanie hydrodynamiczne rozdziela trące powierzchnie pewnej prędkości granicznej, gdy ciśnienie hydrostatyczne zrównoważy występujące siły obciążenia

26.Podać definicję smarowania elestohydrodynamicznego. Jest to rodzaj smarowanie przy tarciu płynnym, podobnie jak smarowanie hydrodynamiczne dotyczy styku kontaktowego ( Hertza) elementów trących , gdy pod wpływem wysokich ciśnień występują duże zmiany lepkości cieczy smarującej oraz znaczne odkształcenia współwystępujących elementów. Pierwszą teorie smarowania EHB opracowali Grubin i Petrisiewicz zgodnie z ich analizą powierzchnie współpracujące stają się obszarze styku, w czasie jego trwania w przybliżeniu równoległe przy czym w obszarze tym rozkład ciśnień jest zbliżony do rozkładu nacisków Hertza. Na krańcu obszaru styku kształt zdeformowania sprężystości powierzchni powoduje gwałtowną zmianę wartości ciśnienia cieczy. 28.Z jakich dwóch podstawowych składników otrzymuje się smary plastyczne? Smary plastyczne powstają przez zagęszczenia olejów mineralnych mydłami wapniowymi, sodowymi, potasowymi itp. Składają się z ciekłej bazy olejowej oraz stałego zagęszczacza + dodatki ( olej mineralny, syntetyczny)

29.Jaki związek chemiczny jest powszechnie stosowany jako syntetyczny olej bazowy do wytwarzania olejów silnikowych? POA – Poli-d-olefiny – syntetyczny, b. czysty olej bez dodatków mineralnych. Stosowane są jako oleje bazowe lub składniki olejów bazowych do otrzymywania - olejów silnikowych - olejów turbinowych sil lotniczych, przekładniowych, hydraulicznych PAO: - niska temp. Płynięcia - wysoki wskaźnik lepkości - mała lotność - odpor. Termokorydajcyna do temp. 200 C * Poli- izo – buteny ( b. długie łańcuchy węglowodanowe) b gęste, maziste, lepkie. Wykazują większą odporność na utlenianie niż PAO. 30.Co to jest smarność? Smarność – zdolność środka smarnego do zmniejszania tarcia inaczej niż poprzez zmianę lepkości. Smarność zależy od: geom. Styku, nacisków jednostki, prędkości przem współpracują pow temperatury, ciśnienia, właściwości materiału elementów skojarzonych, składu chem atmosfery. 31.Dlaczego tarcie w skali nanoskopowej nie podlega wzorowi Amontonsa? T= µ * N nie podlega w skali nanoskopowej ponieważ zawiera on wiele uproszczeń. Nie uwzględnia się w tym wzorze rzeczywistej pow. Styku oraz dynamiki procesu.32.Jakie są różnice w tarciu obserwowanym w skali makro i skali nano? Nie uwzględnia się rzeczywistych powierzchni styku w skali makro oraz prędkości względnej ( dynamiki procesu ) W skali makro tarcie zależne od rzeczywistej pow styku chropowatości powierzchni . Natomiast w skali nano odziaływanie zachodzi pomiędzy atomami ciała a pwoerzchnia musza poruszac sie w periodycznym potencjale silzwiazaym z siecia atomowa pouwsac ie periodyczny potencjał sił związanym z siecia atomowa . Potrzeba wiec włozyc pewna prace by wspiąć się na zbocze potencjalu a następnie po zejściu z tego zbocza tracimy czesc energii uzyskanej 33.Jakich form zużycia można się spodziewać podczas transportu szlamów (cząstki stałe w cieczy np. wodzie)? - Erozja szlamowa: - materaiły plastyczne – mikroskrawanie, bruzdowanie, rysowanie - materiały kruche – wytrącanie ziaren, pękanie b)uderzanie cząstkami stołymi - ścieranie przy małych kątach - zmęczenie pow. Przy dużych kątach i małej prędkości - złuszczanie lub kruche pękanie przy dużym kącie i średniej prędkości - wtapianie przy dużym kącie i dużej prędkości c)korozja i kawitacja ( cykliczne usuwanie warstewki pasywnej z pow. Metalu poprzez działanie erozyjne stałej cząstki. 35.W jakim celu stosowane są powłoki nanoszone metodami PVD i CVD na powierzchnie elementów konstrukcyjnych? Zalety powłoki PVC i CVD: - zwiększenie trwałości - ograniczenie szybkości zużycia - niski wsp. Przewodności cieplnej - ograniczenie procesów utleniania i korozji - poprawa własności tribologicznych 36.Co to jest adhezja i jak można ją wyznaczyć dla układu powłoka-podłoże? Adhezja powstaje w wyniku wnikania powłoki w stanie ciekłym lub plastycznym w pory i nierówności podłoża. Jest wynikiem oporu jaki stawia siłom zewnętrznym masa powłoki znajdująca się w porach oraz nierównościach podłoża. Adhezja stanowi główny czynnik przywierania powłoki do podłoża 38.Scharakteryzować proces tarcia podczas współpracy pary kompozyt polimerowy (polimer)/stal 39.Opisać proces tworzenia filmu polimerowego podczas tarcia tworzyw polimerowych ze stalą. Zjawisko powstawania filmu polimerowego podczas tarcia polega na tworzeniu się na powierzchni polimeru i metalu warstwy ślizgowej zbudowanej z materiału polimerowego. Powoduje ona to że tarcie zachodzi pomiędzy powierzchniami polimerowymi a nie bezpośrednio pomiędzy polimerem a metalem Proces tworzenia filmu: a)początek tworzenia filmu polemrowego- Pierwsza warstwa polimeru na wierzchołkach mikronie równości b)produkty zużycia wypełniają przestrzenie pomiędzy mikrowzniesieniami c)Końcowy etap formowania filmu polimerowego podczas procesu tarcia 40. Wyjaśnić dlaczego w badaniach tribologicznych cienkich twardych powłok najczęściej stosowany jest styk skoncentrowany typu kula/płaszczyzna. Styk skoncentrowany jest najczęściej stosowany ponieważ zapewnia on stała powierzchnie styku probki z przeciw probka nawet wtedy gdy nie sa one prostopadle do siebie zamocowane . nie stosuje się styk płaszczyzna – płaszczyzna gdyż wówczas te dwie powierzchnie musza być ideslanie równoległe względem siebie i przeciwnym razie zmienia się powierzchnia styku a zatem wynik badan 41.Co to jest charakterystyka tribologiczna materiału ?Jest to zależność właściwości tribologicznych ( wsp. Tarcia, odporność na zużycie ) od wymuszeń zewnętrznych ( obciążenie, prędkość itp.). Własności trib. U- wsp tarcia, wr- zużycie objętościow 42.Zdefiniować pojęcia tarcia suchego, granicznego, mieszanego i płynnego. Teorie suche – pomiędzy współpracującymi pow. Nie ma ciał obcych (zanieczyszczenie, środka smarnego)Teorie graniczne – pow. Współpracujące są pokryte środkami smarnymi które tworzą warstwy graniczne wyjątkowo odporne na duże naciski i są z nimi trwale połączone. Zapobiegają powstawaniu tarcia suchego Tarcie płynne – pow są rozdzielone warstwą środka smarnego w postaci cieczy gazu lub smarów. Tarcie zewnętrzne jest zamienione na tarcie wew. Środka smarnego Tarcie mieszane – tarcie graniczne + tarcie płynne