Rzecz jasna współczesne silniki spalinowe wykonywane są z nieporównywalnie większą precyzją, co sprawia, że rzeczywiście nie ma potrzeby ograniczania prędkości jazdy czy zakazywania wciskania pedału gazu do samego końca. Mimo tego proces docierania i tak zachodzi w kluczowych węzłach tarcia – choć nie na taką skalę. Dlatego przynajmniej wiedza o tym, na czym to docieranie polega, może się niektórym kierowcom okazać przydatna.
Najważniejsze jest zrozumienie charakteru procesu zużywania się współpracujących części.
Docieranie - wykres/ J. Gembara
W technice rozróżnia się dwa rodzaje tarcia współpracujących elementów: toczne i ślizgowe. Poniższy wykres obrazuje przybliżone tempo zużywania się par ślizgowych i tocznych. Docieranie, jak widać, odnosi się jedynie do par pracujących ślizgowo i jest to proces przyspieszonego zużycia części nowych lub naprawionych, świeżo po obróbce skrawaniem. W przypadku tarcia tocznego (jak w łożyskach tocznych) docieranie w ogóle nie występuje. Luzy powiększają się znacznie wolniej, w dodatku w przeciwieństwie do tarcia ślizgowego bez ubytku materiału, które pojawiają się lawinowo dopiero podczas zużycia awaryjnego.
Wykańczająca obróbka skrawaniem nadaje powierzchniom trącym założoną chropowatość (jakość), determinując tym intensywność i charakter docierania. Nawet bardzo precyzyjna obróbka sprawia, że powierzchnia styku nowych części jest kilkakrotnie mniejsza od docelowej (w warunkach ustabilizowanego zużycia), bo powierzchnie stykają się tylko wierzchołkami swych nierówności, co znacznie zwiększa lokalne naciski / naprężenia w materiale.
Docieranie - rysunek/ J. Gembara
Podczas pierwszych godzin pracy złożenia ślizgowe podlegają przyspieszonemu procesowi zużycia. Ścinane są wierzchołki nierówności, czemu towarzyszy wydzielanie dużej ilości ciepła. Istnieje wówczas realne ryzyko lokalnych przegrzań materiału, mogących prowadzić do dyfundowania (nadtapiania i przenikania oraz w skrajnej sytuacji trwałego zespolenia) materiału obu części, czyli zacierania się. Przedstawione grafiki nie odbiegają od rzeczywistego mikroobrazu powierzchni przed i po docieraniu. To, co gołym okiem i dotykiem gotowi jesteśmy uznać za idealnie gładką powierzchnię, pod mikroskopem wygląda jak pasmo gór skalistych. Autor wielokrotnie oglądał takie mikroobrazy podczas pracy i studiów. Dodatkowo ciaśniejsze fabryczne pasowania sprzyjają wyciskaniu oleju spomiędzy powierzchni, co również podnosi temperaturę ich pracy i ryzyko zatarcia.
Istota docierania polega na jak najszybszym ukształtowaniu się docelowej warstwy wierzchniej przy możliwie najmniejszym ubytku materiału. Badania procesu zużycia wykazały, że wzrost nacisków jednostkowych intensyfikuje proces zużycia znacznie bardziej niż wzrost prędkości względnej docieranych powierzchni.
Stąd wynika prosty wniosek, że ograniczenie prędkości jazdy podczas docierania nie jest najistotniejszym warunkiem. Znacznie istotniejsze jest niedopuszczanie do nadmiernych obciążeń silnika (czyli dużego otwierania przepustnicy, zwłaszcza gdy obroty są wciąż niskie). Brutalnie przeprowadzone docieranie przy dużych naciskach jednostkowych współpracujących części, spowoduje spore ubytki materiału z powierzchni, co doprowadzi do utworzenia się zbyt dużego luzu po zakończeniu docierania. Jak łatwo się domyślić, znacznie skraca to możliwy czas eksploatacji tak dotartych elementów.
Najważniejszym złożeniem, determinującym wszystkie niegdysiejsze związane z docieraniem restrykcje (prócz łożysk ślizgowych wału korbowego) jest tłok – cylinder – pierścienie. Tutaj prędkości i obciążenia mechaniczne i termiczne współpracujących części oraz straty tarcia są największe. Z myślą o tym złożeniu dobierane są ograniczenia prędkości i obciążeń.
Podobnie sytuacja ma się na styku okładzin szczęk hamulcowych i bębna oraz klocków i tarczy hamulcowej. Przy kilkukrotnie mniejszej realnej powierzchni styku, lecz większych naciskach jednostkowych, charakterystyka pracy hamulców będzie się różnic od docelowej, czyniąc hamulce bardziej podatnymi na przegrzanie. Docierają się też opony. Nowe opony, póki nie pozbędą się nadanej w formie „odlewniczej” błyszczącej gładzi, cechują się mniejszą przyczepnością.
mgr inż. Jacek Gembara
CZYTAJ TAKŻE: