Prosperita a ekonomická vyspělost se doposud všeobecně posuzuje společenskou spotřebou a růstem objemů výroby. Skutečná vyspělost a udržitelnost společenského růstu je však zásadně závislá na vzdělanosti, poznání, a výsledcích lidské tvůrčí invence. Tyto výsledky lze v technických oborech spatřovat především v potřebné optimální životnosti výrobků, v jejich odolnosti proti opotřebení, v ochraně proti korozi, v bezpečnosti a omezení rizik, ve snížení energetické náročnosti, ve snížení nároků na údržbu, v recyklovatelnosti a v neposlední řadě v ochraně životního prostředí.
Neustále stoupající požadavky na parametry strojů a jejich částí vyžadují stále vyšší kvalitativní parametry jejich vlastností. Téměř vždy mají zásadní důležitost pro jejich funkci a odolnost povrchy materiálu výrobků, jejich stav, kvalita a odolnost proti vnějším vlivům.
Více jak 50 národních tribologických společností a výborů, které navzájem propojuje International Tribology Council (ITC) se sídlem v Londýně pomáhají celosvětovému rozvoji v úsporách materiálů, energií a investic. Nejnovějším samostatným směrem rozvoje tribologie je oblast nazývaná „Zelená tribologie“ (Green Tribology), která se zaměřuje na kvalitu života a životní prostředí. Koncept tohoto celosvětově velmi potřebného směru, který formuloval poprvé v Londýně v roce 2009 čínský profesor Si-wej Zhang, přináší stále více aktuální reakci na politicko-ekonomickou situaci naší technicky vyspělé společnosti.
 |
| Obr. 1: Schéma oborů, do kterých tribologie zasahuje. [1] |
Tribologie se řadí do technických věd v oblasti strojírenství a zabývá se výzkumem v oblasti: tření, opotřebení, mazání. Zabývá se působením povrchů při jejich relativním pohybu.
Propojování poznatků několika vědních oborů – „z podstaty vzájemného působení povrchů tuhých těles při jejich styku a relativním pohybu“.
Tribotechnika – příprava podkladů pro konstrukci; výroba, montáž, provoz a údržba třecích uzlů; výzkum materiálů (zušlechťování a povrchové úpravy).
Tribofyzika – fyzikální vlastnosti materiálů (teplota, hustota, struktura materiálů, atd.).
Tribochemie – vzájemné chemické působení povrchů; působení okolního prostředí v oblasti dotyku.
Tribomechanika – vzájemný pohyb; deformace povrchů, zatížení silami a jejich rozložení. [1]
Tření je odpor proti relativnímu pohybu mezi dvěmi k sobě přitlačovanými tělesy v oblasti dotyku jejich povrchů v tangenciálním směru.
Opotřebení je degradační proces vedoucí k progresivnímu úbytku materiálu ze vzájemně reagujících povrchů a je důsledkem: zatížení a relativního pohybu povrchů.
Třecí síla je způsobována: adhezí a abrazí. [1]
Adheze
Difúzí molekul a atomů vzájemně se dotýkajících povrchů. Mezi stýkajícími se výstupky nerovností dochází k adhezi – molekulární působení – vznik MIKROSVARŮ. [1]
 |
| Obr. 2: Schéma adhezního opotřebení. [1] |
Abraze
Zachytáváním se mikronerovností povrchů, včetně působení dalších částic, které se dostaly mezi povrchy. Síla pak působí pružné a způsobuje plastické deformace. [1]
 |
| Obr. 3: Schéma abrazivního opotřebení. [1] |
K měření opotřebení a koeficientu tření slouží tribometry. Skupina povrchových úprav na Ústavu strojírenské technologie na FS ČVUT v Praze disponuje několika typy tribometrů – například multifunkčním modulárním tribometrem MFT-5000.
 |
| Obr. 4: Multifunkční tribometr MFT-5000 |
Skupina povrchových úprav na FS ČVUT v Praze se podílí na vývoji a ověření tribologických vlastností kluzných i brzdných materiálů a povlaků. Záznamy z experimentálního ověření vlastností jsou vidět na následujících obrázcích.
 |
| Obr. 5: Záznam z měření pro kluzný systém (průměrný koeficient tření je 0,1656 se směrodatnou odchylkou 0,0148) |
 |
| Obr. 6: Záznam z měření pro brzdný systém (průměrný koeficient tření je 0,2733 se směrodatnou odchylkou 0,0274) |
Závěr
Technický rozvoj, poznávání dalších technologických skutečností, ale i environmentální uvědomování přinášejí zcela nové možnosti a potřeby v celé řadě tribologických aplikací, a to i ve strojírenství. Jedná se především o využití a aplikace nanočástic, kompozitních a slitinových materiálů i povlaků, další rozvoj spékaných mikrokompozitních a kovokeramických materiálů i možností zcela nových typů maziv včetně využití přírodních organických komponent pro jejich výrobu. Na základě stále aktuálních požadavků nezbytného snižování spotřeby energií a tím i ochrany životního prostředí, ale zároveň i s ohledem na nové požadavky na zvyšování výkonů uzlů tření (brzdy, spojky), je potřebné sledovat a rozvíjet nová poznání, technická řešení a možnosti celého tribologického oboru pro jeho další potřebné aplikace.
TEXT/FOTO Jiří Kuchař, Viktor Kreibich – Skupina povrchových úprav, Ústav strojírenské technologie, Fakulta strojní, ČVUT v Praze
Použitá literatura
[1] Studijní materiály předmětu Speciální technologie povrchových úprav. FS ČVUT v Praze. Praha. 2022.
