05.02.04 – Programa examenului de doctorat
Proprietăţile elastice ale cristalelor. Modulele de elasticitate şi constantele de elasticitate. Metodele de evaluare a proprietăţilor elastice. Rezistenţa mecanică (teoretică şi reală) a cristalelor. Structura şi proprietăţile mecanice ale cristalelor reale.
Defecte în cristale. Influenţa defectelor asupra durabilităţii cristalelor. Metodele de depistare a defectelor. Durabilitatea cristalelor reale.
Proprietăţile mecanice ale metalelor. Influenţa diferitori factor asupra proprietăţilor mecanice ale materialelor. Proprietăţile la solicitarea dinamică. Deformaţia plastică, durificarea prin deformarea plastică. Supraplasticitatea metalelor. Deteriorarea materialelor. Tipurile de deteriorare. Mecanismele apariţiei fisurilor. Deteriorarea plastică şi fragilă.
Fenomenul elasticităţii imperfecte. Histerezisul elastic şi consecinţele lui. Efectul Bauchinger. Relaxarea tensiunilor. Fluajul. Oboseala.
Difuziunea în corpurile solide. Legităţile difuziunii. Difuziunea superficială. Defectele structurii cristaline şi difuziunea. Metodele de cercetare ale difuziunii în metale.
Suprafaţa corpurilor solide. Adsorbţiunea. Facilitatea deformaţiilor. Particularităţile curgerii plastice în straturile superficiale. Adeziunea şi coeziunea. Interacţiunea cu adeziune. Fenomenele electrice la suprafaţa corpurilor solide. Oxizii la suprafaţa metalelor, mecanismele de apariţie a lor.
Materiale nemetalice. Tipurile de bază ale polimerilor, structura şi proprietăţile lor. Masele plastice şi eficienţa utilizării lor. Materiale compozite. Cauciucuri rezistente la uzură. Materiale anorganice (grafit, ceramică, sital).
Dezvoltarea teoriei frecării şi uzării corpurilor solide. Teoria adezional-deformaţională şi molecular-mecanică a frecării. Teoria termodinamică a frecării. Teoria uzării de oboseală. Teoria energetică a uzării. Fizica frecării şi uzării. Procesele de autoorganizare la frecare.
Generalităţi despre topografia reală a suprafeţei organelor de maşini şi condiţiile de formare ale ei. Mijloacele moderne de înregistrare a microgeometriei suprafeţelor rugoase; caracteristicile tehnice de bază ale aparatelor de contact şi optice.
Metodele de descriere a suprafeţei rugoase: funcţia aleatorie a două variabile şi secţiunea ei monodimensională – ca model matematic al suprafeţei rugoase şi a profilului ei.
Noţiunea despre funcţia de corelaţie şi densitatea spectrală a profilului; tipurile de bază ale funcţiilor de corelaţie, legătura lor cu caracterul microprofilului; descompunerea profilului în componente spectrale – rugozitate, ondulaţie, abatere de la formă, micro şi submicrorugozitate, rolul lor în problemele interacţiunii în contact.
Parametrii rugozităţii ca caracteristice numerice ale unei funcţii complexe; sistemul de parametri STAS; parametrii geometrici ai microaspiraţiilor şi caracteristicile complexe ale microgeometriei (parametrii , tp) folosite la soluţionarea problemelor privind interacţiunea suprafeţelor în contact, frecările şi uzările lor. Metodele evaluării experimentale a parametrilor rugozităţii.
Generalităţi despre asigurarea tehnologică a rugozităţii. Influenţa microgeometriei suprafeţei organelor de maşini asupra rezistenţei la mişcare, rezistenţei la uzură, rigidităţii contactului şi asupra altor proprietăţi de exploatare.
Contactarea suprafeţelor corpurilor deformabile sub acţiunea forţelor de solicitare exterioare, deplasarea suprafeţelor. Suprafaţa de contactare nominală şi reală. Metodele de apreciere a suprafeţei reale de contact (analitice şi experimentale).
Evoluţia despre natura frecării de alunecare în lipsa lubrifierii (frecarea „uscată”). Formarea legăturilor fricţionale; deplasarea preliminară; forţa de frecare incompletă; forţa de frecare de repaus; dependenţa forţei de frecare de durata contactării.
Salturile în procesul de frecare şi frecarea de alunecare alternativă. Tipurile interacţiunii suprafeţelor active contactate.
Dependenţa coeficientului de frecare de interacţiunea moleculară, sarcină, suprafaţa nominală, microgeometria suprafeţelor, proprietăţile mecanice ale materialelor, viteza de alunecare şi temperatură.
Materialele de fricţiune şi de antifricţiune pentru subansamblurile mobile, care funcţionează în lipsa lubrifiantului.
Principiile de alegere a materialelor. Influenţa regimului de funcţionare, aspectului constructiv şi a proprietăţilor materialelor asupra forţei şi momentului de frecare. Schemele şi tipurile de bază ale subansamblurilor de frecare: lagăre de rostogolire şi de alunecare, mecanisme de frânare, etanşări e.t.c.
Natura frecării de rostogolire. Ipotezele de bază şi teoriile rezistenţei de rostogolire.
Coeziunea la rostogolire şi alunecarea concomitentă a suprafeţelor.
Tensiunea de contact şi deformaţiile la rostogolire sub acţiunea sarcinii.
Influenţa lubrifiantului, sarcinii şi vitezei asupra valorilor pierderilor la rostogolire şi duratei de funcţionare a lagărelor de rostogolire.
Metodele de evaluare a pierderilor la rostogolire. Influenţa frecării asupra caracteristicilor de lucru ale subansamblului de rostogolire. Posibilităţile reducerii pierderilor la rostogolire.
Lagărele de rostogolire, avantajele şi dezavantajele lor în comparaţie cu lagărele de alunecare.
Durata de funcţionare a lagărelor de rostogolire şi tipurile de deteriorare a pieselor. Calculul duratei de funcţionare a lagărelor de rostogolire.
Generalităţi despre restricţiile privind materialele de lubrifiere. Clasificarea tipurilor de lubrifianţi după structură şi destinaţie. Proprietăţile lichidelor şi gazelor ca substanţe lubrifiante. Lichide newtoniene şi nenewtoniene.
Legea lui Newton privind frecarea interioară şi ipoteza lui Stoks. Viscozitatea şi metodele de determinare a ei. Dependenţa viscozităţii gazelor şi lichidelor în dependenţă de temperatură şi presiune.
Lubrifianţi lichizi, proprietăţile fizico-chimice şi acţiunea de lubrifiere a lor. Bazele chimico-coloidale de acţiune a lubrifianţilor. Ulei industrial pentru motoare şi valvolină. Uleiuri de bază.
Aditivi, clasificarea lor, mecanismul de acţionare a lor.
Lubrifianţii plastici, structura şi proprietăţile de bază ale lor. Clasificarea lubrifianţilor plastici.
Lubrifianţi solizi, clasificarea, proprietăţile. Lubrifianţi magnetici lichizi şi lubrifianţi din pulbere.
Lubrifianţi gazoşi. Utilizarea lor.
Selectarea şi utilizarea raţională a lubrifianţilor pentru ungerea maşinilor şi mecanismelor.
Condiţiile de apariţie a frecării fluide (lichide) şi a capacităţii portante în stratul de lubrifiant.
Rolul forţelor de inerţie şi a forţelor de viscozitate în diferite regimuri de curgere a lichidelor. Ecuaţia lui Navie Stoks. Numărul Reynolds ca măsură a raportului forţelor de inerţie la forţele de viscozitate. Ecuaţia lui Reynolds pentru viteze şi presiuni.
Degajarea de căldură într-un strat subţire de lichid vâscos şi în stratul de lubrifiant. Funcţiile de disipaţie. Frecarea şi degajarea de căldură în stratul de lubrifiant.
Clasificarea lagărelor de alunecare, lubrifiate cu uleiuri şi gaze; tipurile de solicitare a lagărelor de alunecare. Frecarea în lagăre. Relaţia lui Petrov. Diagrama lui Ghersi. Regimul termic al lagărului şi rolul lui în regim normal de exploatarea a maşinii. Degajarea de căldură şi evacuarea căldurii din lagăr.
Teoria reazemului plat pivot şi teoria lagărului cilindric în lipsa scurgerii frontale a lubrifiantului. Capacitatea portantă, frecarea şi debitul de lubrifiant. Dependenţa capacităţii portante şi a rezistenţei la rotaţie a lagărului de excentricitatea relativă. Regimurile optimale de lucru ale reazemului pivot şi ale lagărului cilindric fără scurgerea frontală a lubrifiantului. Teoria lagărului de lungime finită. Regimurile optimale de lucru ale lagărelor cilindrice de lungime finită. Lubrifierea cu lichide nenewtoniene.
Principiile de bază ale teoriei de lubrifiere în regim elastohidrodinamic. Piezocoeficinetul de viscozitate a uleiurilor.
Influenţa dependenţei piezocoeficientului de viscozitate de temperatură şi presiune asupra grosimilor minimale ale straturilor de lubrifiere dintre dinţii roţilor dinţate şi elementele lagărelor de rostogolire.
Particularităţile funcţionării lagărelor radiale şi axiale lubrifiate cu gaze.
Capacitatea portantă şi debitul de gaze în lagărul aerodinamic. Suspensiile de gaze şi lagăre hibrid, particularităţile şi proprietăţile lor.
Materiale pentru lagărele ce funcţionează în condiţiile frecării lichide şi lubrifierii cu gaze. Diagramele PV pentru materialele de fabricare a lagărelor. Rodajul şi importanţa lui pentru funcţionarea lagărelor. Profilarea suprafeţelor de lucru ale cuzinetelor lagărelor de alunecare.
Straturile limită şi capacitatea lor de a diminua uzura şi frecarea, şi de a evita griparea suprafeţelor interacţionate.
Stratul limită – corp cvazielastic şi cvazisolid. Teoriile principale de formare a straturilor limită (de absorbţie şi chimico-coloidală).
Straturile limită mono- şi polimoleculare. Materialul lubrifiant şi influenţa componenţilor lui asupra lubrifierii semilichide.
Procesele de bază, care au loc în straturile limită în timpul rodajului şi pe măsura durificării regimului de frecare. Modificarea straturilor superficiale în procesul lubrifierii semilichide şi rolul lor în prevenirea gripării suprafeţelor contactate.
Legităţile şi factorii care influenţează asupra procesului de lubrifiere semilichidă (componenţa şi structura mediului lubrifiant, materialele corpurilor de frecare, regimurile procesului de frecare, rolul oxigenului şi al altor gaze).
Factorii de bază care contribuie la deteriorarea straturilor limită de lubrifiere. Temperaturile critice de lubrifiere. Uzura la lubrifierea limită.
Metodele speciale de asigurare a lubrifierii limită (lubrifiere stratificată, placare metalică, transfer selectiv, tribopolimerizare, adaosuri de lubrifianţi solizi şi acoperiri electrolitice cu proprietăţi de autolubrifiere).
Eliminarea de căldură la frecare exterioară. Ponderea deformării plastice în eliminarea căldurii, dispersarea straturilor superficiale ale corpurilor solide şi schimbarea energiei de adeziune pe suprafeţele de contact reale la alunecare. Lucrul mecanic de frecare.
Influenţa temperaturii asupra durabilităţii corpurilor solide şi a materialelor utilizate în subansamblurile de frecare. Influenţa temperaturii asupra frecării şi uzării.
Distribuirea căldurii în corpurile solide. Legea lui Furrie. Ecuaţia conductibilităţii termice. Caracteristicile termofizice ale materialelor. Criteriile de similitudine pentru transferul de căldură în corpurile solide. Rolul şi importanţa criteriilor lui Furrie şi Pecle. Particularităţile condiţiilor de limită pentru problemele termice ale frecării în regimuri staţionare şi nestaţionare. Soluţii aproximative ale lui Bloc şi Egher. Coeficientul de distribuire a fluxurilor de căldură în contactele mobile.
Influenţa evacuării căldurii de pe suprafeţele corpurilor de frecare asupra temperaturii de frecare. Coeficientul acoperirii reciproce şi influenţa lui asupra eliminării şi distribuirii căldurii în cuplele de frecare.
Eliminarea căldurii la frânare. Particularităţile frecării cu impulsuri termice. Noţiune despre dinamica termică a frecării. Ipoteza sumării temperaturilor pentru aprecierea temperaturii maxime în contactele discrete la frecarea „uscată” şi la frecarea semilichidă.
Clasificarea tipurilor de bază ale uzării. Legităţile şi caracteristicile uzurii abrazive prin şocuri, prin eroziune, uzurii prin oxidare, uzurii molecular-mecanice, coroziunii mecanice, de cavitaţie. Influenţa solicitării externe (viteza de alunecare, puterea de frecare ş. a.). asupra diferitor tipuri de uzare.
Influenţa proprietăţilor fizico-mecanice ale oţelurilor şi aliajelor asupra rezistenţei la uzură în diferite condiţii de uzare.
Criteriile de rezistenţă la uzură a oţelurilor şi aliajelor pentru diferite tipuri de uzură. Determinarea rezistenţei la uzură a oţelurilor după GOST 23.218-84 ţinând cont de capacitatea de absorbţie a energiei la deformarea plastică a materialelor.
Deteriorarea şi uzarea la frecarea de rostogolire. Factorii de bază care influenţează asupra uzurii. Influenţa materialelor asupra uzurii, inversiunea rezistenţei la uzură. Capacitatea de rodare şi dirijarea cu procesul de rodare a materialelor. Noţiuni despre rugozitatea de „exploatare” (de „echilibru”).
Uzarea elementelor tribosistemului „metal-polimer”. Uzarea mecanismelor tipice (angrenaje, lagăre de rostogolire şi de alunecare, mecanisme cu came, role, etc.).
Modelele de calcul ale proceselor de uzare. Uzura ansamblurilor de frecare ale maşinilor. Schema de calcul la uzură a ansamblurilor maşinilor şi mecanismelor.
Criteriile uzurii limite a cuplelor şi aprecierea duratei de funcţionare a mecanismelor. Metodele de majorare a rezistenţei la uzură a organelor de maşini – constructive, tehnologice, şi de exploatare.
Clasificarea şi posibilităţile tehnologice ale metodelor de durificarea a suprafeţelor active.
Prelucrarea termică, chimico-termică a suprafeţelor de lucru. Metalizarea. Încărcarea prin sudare a suprafeţelor de frecare. Bazele fizice ale durificării şi modificării suprafeţelor.
Durificarea suprafeţelor de frecare cu acoperiri electrolitice rezistente la uzură.
Ecruisarea mecanică. Plastificarea cu diamant. Finisarea antifricţională fără abraziv. Prelucrări cu plasmă în vacuum şi cu fascicule de electroni.
Procesele termofizice în corpuri solide la interacţiunea cu radiaţia lazer.
Esenţa efectului „fără uzură”.
Bazele fizice ale transferului selectiv.
Efectul plastificării (efectul Rebinder).
Utilizarea transferului selectiv în subansablurile de frecare ale maşinilor.
Metode şi instalaţii pentru încercări la uzare: de abraziune, hidroabraziune, gazoabraziune, eroziune, uzare la oboseală, cavitaţiune, uzura molecular-mecanică, gripare, oxidare, fretting-corosiune. Erori de măsurare.
Încercări la frecare fără lubrifiere (staţionară, nestaţionară, alternativă) frecare semilichidă, frecare lichidă, frecare de rostogolire. Încercări de laborator, de stand şi în condiţii reale de exploatare.
Planificarea experimentului. Teoria similitudinii şi modelarea. Sisteme de măsurarea şi metode de înregistrare a forţelor, timpului, temperaturii, microdurităţii şi uzurii suprafeţelor. Clasificarea instalaţiilor pentru încercarea materialelor la uzură, scheme cinematice tipice. Ciclul raţional al încercărilor tribotehnice. Modelarea fizică a frecării, uzării, acţiunii lubrifiantului.
Metodele expres pentru încercări, privind proprietăţile tribotehnice ale materialelor, subansamblurilor de frecare şi construcţiilor.
Diagnostica stării tehnice a subansamblurilor de frecare. Tribomonitoringul.