Home » ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ

Τύπος μαθήματος: Ειδικότητας (ΜΕ)
Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας: 4 (2Θ+2Ε)
Πιστωτικές μονάδες: 4,5
Τυπικό εξάμηνο διδασκαλίας: ΣΤ
Επίπεδο μαθήματος: Επιλογής
Προαπαιτούμενα: όχι

Στόχος / σκοποί μαθήματος: Με την ολοκλήρωση του εξαμηνιαίου μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:

  1. Αναγνωρίζουν τους θεμελιώδεις μηχανισμούς που σχετίζονται με την ποιότητα των επιφανειών και ενεργοποιούνται κατά τη χρήση μηχανολογικών κατασκευών σε δεδομένο περιβάλλον λειτουργίας.
  2. Αναγνωρίζουν τις κύριες παραμέτρους που καθορίζουν την αποτελεσματικότητα τεχνικών επιφανειακής ενίσχυσης μηχανολογικών κατασκευών.
  3. Διακρίνουν και εκτιμούν το ποσοστό βαρύτητας κάθε διακριτού μηχανισμού στη συνολική απόδοση των επιφανειών.
  4. Διακρίνουν το πεδίο εφαρμογής τεχνικών επιφανειακής ενίσχυσης και να εκτιμούν τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους για δεδομένη εφαρμογή
  5. Υπολογίζουν τη μηχανική ή/και χημική φόρτιση κατά την λειτουργία επιφανειών δεδομένων γεωμετρικών χαρακτηριστικών και εγγενών φυσικών, χημικών και μηχανικών ιδιοτήτων.
  6. Αναλύουν τα προβλήματα που ενδέχεται να εισάγει δεδομένη επίλυση, ώστε να είναι σε θέση να προτείνουν εναλλακτικά σενάρια βέλτιστης απόδοσης.
  7. Συναξιολογούν με τεχνικά και οικονομικά κριτήρια την απόδοση επιφανειακά τροποιημένων κατασκευών, ώστε να είναι σε θέση να αποτιμήσουν τη συνεισφορά διαφόρων επιφανειακών τεχνικών στη βελτίωση ή μη της απόδοσης μηχανολογικών κατασκευών.

Περιγραφή μαθήματος: Το μάθημα περιλαμβάνει τρεις ισοδύναμους κύκλους παροχής σύγχρονων γνώσεων στο πεδίο της Μηχανικής των Επιφανειών, τις οποίες ένας πτυχιούχος Μηχανολόγος Μηχανικός Τ.Ε. θα πρέπει να κατέχει, ώστε να είναι σε θέση να επιλέξει τις βέλτιστες επιλύσεις σε τεχνολογικά ζητήματα που αναμένεται να αντιμετωπίσει στη διάρκεια της επαγγελματικής του πορείας.

Ο πρώτος κύκλος αφορά στους θεμελιώδεις μηχανισμούς που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια επιφανειακών καταπονήσεων κινούμενων μηχανολογικών μερών και εξαρτημάτων, καθώς και στις βασικές παραμέτρους που επηρεάζουν τη λειτουργικότητα τριβοσυστημάτων. Συγκεκριμένα, αναπτύσσονται οι βασικές έννοιες της:

  • Μικρογεωμετρίας μηχανολογικών επιφανειών και οι τεχνικές μέτρησης/ αποτύπωσής της σε δύο και τρεις διαστάσεις
  • Ελαστοστατικής προσέγγισης (θεωρία Hertz) για τον προσδιορισμό της τιμής και της κατανομής των αναπτυσσόμενων ορθών και διατμητικών τάσεων εκατέρωθεν των επιφανειών επαφής
  • Τριβής, που οδηγεί σε ενεργειακές απώλειες, και των επαγόμενων μηχανισμών φθοράς, που οδηγεί σε απώλειες μάζας

Ο δεύτερος κύκλος αφορά στις τεχνικές/ μεθοδολογία που ακολουθείται προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν ενεργειακές απώλειες και διαστασιακές μεταβολές/ αστοχία, οι οποίες συνδέονται με απώλειες μάζας. Συγκεκριμένα, αναπτύσσονται οι έννοιες της:

  • Υγρής λίπανσης (καμπύλη Stribeck: οριακή, υδροδυναμική, υδροελαστοϋδροδυναμική περιοχή) και εφαρμογές της σε έδρανα ολίσθησης και σε έδρανα κύλισης.
  • Στερεής λίπανσης με τη χρήση φυλλόμορφων κόνεων (π.χ. γραφίτη και πυριτιούχων ορυκτών) και επιμεταλλώσεων (σχετικά μικρού πάχους επικαλύψεων μετάλλων χαμηλού ορίου διαρροής)

Ο τρίτος κύκλος αφορά σε τεχνικές επιφανειακής τροποποίησης μεταλλικών μερών. Συγκεκριμένα, αναπτύσσονται τεχνικές επιφανειακής ενίσχυσης/ τροποποίησης μεταλλικών υλικών που αποτελούν και τη συντριπτική πλειοψηφία των υλικών κατασκευής μηχανολογικών μερών:

  • Τεχνικές δημιουργίας επιστρωμάτων μικρού πάχους (PVD, CVD) για την αύξηση της διάρκειας ζωής κοπτικών άκρων, ενδιάμεσου πάχους (ηλεκτραποθέσεις, κολλοειδή συστήματα, εμποτισμοί) και μεγάλου πάχους (θερμικοί ψεκασμοί, αναγομώσεις).
  • Τεχνικές τροποποίησης επιφανειακών στρωμάτων χωρίς (σφαιροβολή, φλογοβαφή, επαγωγική βαφή) και με τοπική μεταβολή της χημικής σύστασης του υλικού βάσης (ενανθράκωση, εναζώτωση, ενανθρακαζώτωση, βορίωση)
  • Μη συμβατικές τεχνικές επιφανειακής ενίσχυσης με χρήση δεσμών υψηλής ενέργειας (δέσμη ηλεκτρονίων, πλάσματος, laser) και ηλιακής ακτινοβολίας.

Στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος προβλέπεται η διεξαγωγή δώδεκα εργαστηριακών ασκήσεων που αφορούν και στους τρεις θεωρητικούς κύκλους που προαναφέρθηκαν.

Συνιστώμενη βιβλιογραφία:

  • Michael Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon, «Υλικά: Μηχανική, Επιστήμη, Επεξεργασία και Σχεδιασμός» (μετάφραση στην ελληνική), Εκδ. ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ, (Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 12534905)
  • William D. Callister, «Επιστήμη και τεχνολογία υλικών» (μετάφραση στην ελληνική), Εκδ. Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., (Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 18548824)
  • Σημειώσεις Καθηγητή

 

Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

  • Wear
  • Tribology International
  • Tribology Transactions
  • Surface and Coatings Technology
  • Thin Solid Films

Ανακοινώσεις Γραμματείας

Ανακοινώσεις Μαθημάτων

Login