P1091212 - Superficies de materiais: fricción, desgaste e lubricación (Optativo) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 3.00
• Total: 3.0
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 9.00
• Clase Interactiva Laboratorio: 12.00
• Horas de Titorías: 3.00
• Total: 24.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007
• Departamentos: Física Aplicada
• Áreas: Física Aplicada
• Centro: Facultade de Física
• Convocatoria: 2º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: Primeiro Curso (1º 1ª vez)

Profesores

Nome	Coordinador
Fernández Pérez, Josefa.	SI
LOPEZ IGLESIAS, ENRIQUETA.	NON

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo /CLE_01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	SI
Grupo /CLIL_01	Ordinario	Clase Interactiva Laboratorio	SI	NON
Grupo /TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	NON	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Obxectivos da materia
Familiarizar ao estudante cos conceptos de Física e Enxeñería de superficies: contacto entre superficies. Triboloxía: mecanismos de desgaste (abrasión, adhesión, erosión, cavitación, reaccións triboquímicas e fatiga do metal), fricción, recubrimentos e tratamentos superficiais e lubricación. Lubricación: tipos de lubricantes, propiedades de lubricantes, aditivos, tipos de lubricación.

Coñecer a interacción entre a fricción, desgaste e lubricación nun sistema de contacto móbil entre dous ou máis materiais. Proporcionar ao estudante, o coñecemento e habilidades necesarias sobre os aspectos tecnolóxicos dos diferentes sistemas tribolóxicos de fricción, desgaste e lubricación. Con especial énfase no comportamento dos materiais, principalmente metais, ademais de cerámicos, polímeros e materiais compostos. Preténdese que o estudante sexa capaz de seleccionar o material adecuado para un sistema tribolóxico específico, de acordo aos diferentes mecanismos de desgaste que poidan operar nun sistema dado.

Que o alumno saiba como inflúen as características moleculares dos sólidos e dos lubricantes nas súas propiedades físicas.

Estes conceptos son moi importantes dentro de Ciencia e Tecnoloxía de Materiais xa que un terzo do consumo enerxético mundial é debido á fricción. Así mesmo a metade dos produtos manufacturados substitúen a compoñentes deteriorados por desgaste.

Que o alumno aplique os coñecementos de Física adquiridos no grao no estudo da superficie de materiais.

Contidos
TEMA 1. INTRODUCIÓN Á TRIBOLOXÍA.
Definición e alcances. Aspectos económicos en Triboloxía. Natureza das superficies. Tribosistemas. Dano superficial. Fricción. Mecanismos de fricción. Mecanismos de desgaste. Nanotriboloxía

TEMA 2. CARACTERIZACIÓN DA RUGOSIDADE DAS SUPERFICIES.
Tipos de rugosidade superficial. Estudo da estrutura superficial. Parámetros de rugosidade. Medida da rugosidade das superficies

TEMA 3. PROPIEDADES MECÁNICAS DE SÓLIDOS E ÁREA REAL DE CONTACTO.
Orixes atómicas da deformación. Deformación elástica. Deformación plástica. Dureza. Área real de contacto.

TEMA 4. FRICCIÓN.
Leis de fricción de Coulomb e de Amontons. Teoría da fricción sólida. Fricción adhesiva. Fricción estática e dinámica. Mecanismos básicos de fricción. Fricción de metais, polímeros e materiais cerámicos. Superficies desgastadas.

TEMA 5. PROPIEDADES E TIPOS DE LUBRICANTES.
Viscosidade, índice de viscosidade, grao de viscosidade, coeficientes de viscosidade presión e temperatura, dependencia da viscosidade coa cizalla. Mollabilidade, estabilidade térmica, resistencia á oxidación, biodegradabilidade e toxicidade, compatibilidade con outros materiais. Bases lubricantes: minerais, sintéticas e vexetais. Aditivos. Ecolabel. Técnicas de mantemento e monotorización.

TEMA 6. LUBRICACIÓN.
Rexímenes de lubricación: Espesor de película. Selección da viscosidade. Lubricación hidrodinámica. Lubricación elastohidrodinámica. Lubricación de fronteira. Lubricación sólida.

TEMA 7. ORIXES FÍSICAS DAS FORZAS SUPERFICIAIS
Potenciais atómicos repulsivos. Forzas de Van der Waals: entre moléculas e entre obxectos macroscópicos. Enerxías superficiais debidas a interaccións de Van der Waals. Interaccións de Van der Waals entre superficies rugosas. Forzas entre sólidos en presenza dun líquido: forzas de solvatación.

TEMA 8. DESGASTE
Triboloxía e mecanismos de desgaste. Desgaste por abrasión. Desgaste por deslizamento. Progreso do desgaste. Influencia da rugosidade da superficie. Desgaste por deslizamento-rodamento. Desgaste por fatiga. Desgaste por erosión. Cavitación. Desgaste por adhesión. Pitting e micropitting desgaste por corrosión. Desgaste por oxidación metais. Polímeros. Cerámicos. Materiais compostos. Tratamentos das superficies recubrimentos.

TEMA 9. EQUIPOS UTILIZADOS NA EXPERIMENTACIÓN EN TRIBOLOXÍA
Tipos de Tribómetros e de ensaios . Ensaios de fricción e desgaste. Medida dos coeficientes de fricción. Medida do volume de desgaste .Preparación das probetas de aluminio. Técnicas de análise superficial: Microscopía óptica, microscopía electrónica de varrido e de transmisión.

TEMA 10. INTRODUCIÓN AOS RECUBRIMIENTOS.
Conceptos básicos. Definición e obxectivos. Propiedades que se modifican cun recubrimento. Requisitos xerais dun recubrimento. Clasificacións de recubrimentos.

TEMA 11. PREPARACIÓN DE SUPERFICIES PARA A APLICACIÓN DE RECUBRIMENTOS.
Introdución. Tratamentos superficiais. Preparación de superficies metálicas, plásticas e vidros.

TEMA 12. TÉCNICAS DE APLICACIÓN DE RECUBRIMENTOS.
Introdución. Técnicas de deposición baixo vacío ou mediante gases a baixa presión. Técnicas de deposición que requiren fontes intensas de calor. Técnicas de recubrimento mediante láser. Aplicación de recubrimentos para reducir a fricción e o desgaste.

Bibliografía básica e complementaria
Tribology on the small scale; a bottom up approach to friction, lubrication, and wear. C.M. Mate. Oxford University Press (2008).

Friction and Lubrication in Mechanical Design. A.A. Seireg. Marcel Dekker (1998).

Introduction to Tribology. B. Bhushan. John Wiley & Sons (2002).

Friction Wear Lubrication: A Textbook in Tribology. K.C. Ludema. CRC Press (1996).

Experimental methods in tribology. G.W. Stachowiak, A.W. Batchelor, G.B. Stachowiak. Elsevier (2004).

Lubricated Wear. Science and Technology. A. Sethuramiah. Elsevier (2003)

Competencias
- Que o alumno coñeza os diferentes mecanismos de desgaste do material asociados ás diferentes xeometrías de contacto, cómo se determinan experimentalmente e cómo se poden minimizar.
- Que o alumno coñeza os diferentes tipos de ensaio en Triboloxía.
- Que o alumno saiba establecer as condicións nas que se producen os diferentes tipos de lubricación, os parámetros clave de cada un deles e sexa capaz de determinar o espesor da capa de contacto.
- Que o alumno coñeza os diferentes tipos de lubricantes e aditivos que se utilizan para cada tipo de lubricación.
- Que os alumnos coñezan as principais novidades tecnolóxicas neste campo como a micro e nanotriboloxía e o uso de nanopartículas e líquidos iónicos como aditivos nos lubricantes.



Metodoloxía da ensinanza
O curso estrutúrase sobre a base de 13 horas de clases expositivas e 13 horas de problemas e prácticas. As clases teóricas impartiranse no aula, con apoios de proxeccións de computador e as clases prácticas en seminarios de problemas, simulacións e prácticas.

O alumno terá á súa disposición o material que usen os profesores no computador do aula. Na Biblioteca da Universidade hai unha serie de material complementario (libros, artigos de revistas, etc.).



Sistema de evaluación
Os alumnos deberán realizar e entregar os boletíns de problemas que lles serán entregados ao finalizar cada tema. Así mesmo deberán expor algún destes problemas.
Cada alumno deberá preparar e expor un tema relacionado coa materia. Ao final da exposición preguntaráselle ao alumno non só sobre conceptos dese tema senón tamén sobre os temas explicados polos profesores durante o desenvolvemento das clases teóricas.
Os puntos anteriores teñen por obxectivo que a clase sexa participativa e poder realizar unha avaliación continua do alumno. Os alumnos que non cumpran satisfactoriamente estes puntos deberán realizar un exame final da materia, que neste caso valorarase co 50% da nota definitiva.
Tempo de estudo e traballo persoal
Tempo de estudo e traballo persoal.
Tempo de estudo:
- Estudo de apuntes e consulta de libros 25 horas.
- Realización de problemas 25 horas.
- Realización memoria de prácticas 10 horas.
Total 105 horas.