Φθορά Υλικών Εισαγωγή Φθορά είναι η διάβρωση ενός υλικού ή η πλευρική παραμόρφωσή του από την αρχική του θέση λόγω δράσης μίας άλλης επιφάνειας. Η φθορά συσχετίζεται με την αλληλεπίδραση μεταξύ επιφανειών και πιο συγκεκριμένα με την αφαίρεση υλικού ή την παραμόρφωσή του λόγω μηχανικής δράσης μίας αντικείμενης επιφάνειας. Η αναγκαιότητα σχετικής κίνησης δύο επιφανειών και αρχικής μηχανικής επαφής μεταξύ τους είναι μία σημαντική διάκριση μεταξύ μηχανικής φοράς και άλλων διεργασιών με παρόμοιο αποτέλεσμα (π.χ. χημική φθορά). Η φθορά μπορεί ακόμα να οριστεί ως η διεργασία όπου αλληλεπιδρούν δύο επιφάνειες σε πραγματικό περιβάλλον και οδηγεί στην αλλαγή των διαστάσεων της μίας τουλάχιστον επιφάνειας με ή χωρίς απαραίτητη απώλεια υλικού. Στοιχεία πραγματικών συνθηκών του περιβάλλοντος που επιδρούν στην φθορά είναι το μέγεθος του φορτίου που εφαρμόζεται, η ταχύτητα εφαρμογής, η θερμοκρασία αλλά και η φύση της επιφάνειας επαφής (αν είναι υγρή, στερεά, αέρια κ.ά.). Η πλαστική παραμόρφωση που σχετίζεται με την διαρροή δεν εμπεριέχεται στον ορισμό της φθοράς καθώς δεν συμπεριλαμβάνει καμία σχετική κίνηση και επαφή δύο ή περισσοτέρων επιφανειών. Η φθορά λόγω κρούσης είναι στην πραγματικότητα μία σύντομη σχετική κίνηση δύο στερεών επιφανειών οι οποίες αλληλεπιδρούν σε σημαντικά μικρό χρόνο. Η φθορά λόγω σπηλαίωσης είναι μία μορφή φθοράς κατά την οποία το μέσο φθοράς είναι υγρό. Η διάβρωση μπορεί να συμπεριληφθεί στα φαινόμενα φθοράς, αλλά η βλάβη που προκαλείται εντείνεται λόγω χημικών αντιδράσεων και λιγότερο λόγω μηχανικής δράσης. Σήμερα υπάρχουν μερικές πειραματικές διαδικασίες που έχουν εγκριθεί και καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να μετρηθεί διαφορετικών τύπων φθορά και να υπολογιστεί η απώλεια υλικού σε συγκεκριμένο χρόνο και συνθήκες. Όλες όμως οι υπάρχουσες διαδικασίες έχουν τους περιορισμούς τους και δεν δίνουν την πραγματική εικόνα για όλες τις πτυχές της εφαρμογής. Έχει προταθεί η φθορά να εκφράζεται ως η απώλεια όγκου ενός υλικού και όχι ως η απώλεια μάζας. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν συγκρίνονται υλικά με μεγάλες διαφορές στην πυκνότητα. Το ανάστροφο της απώλειας όγκου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέγεθος αντίστασης στην φθορά. Οι πρότυπες πειραματικές διαδικασίες χρησιμοποιούνται μόνο σε περίπτωση που επιθυμούμε να συγκρίνουμε και να κατατάξουμε τα υλικά ως προς την φθορά. Για ρεαλιστικές τιμές της αποδόμησης των υλικών σε βιομηχανικές εφαρμογές είναι απαραίτητη η διεξαγωγή πειραμάτων σε συνθήκες που αντικατοπτρίζουν την πραγματική διεργασία φθοράς. Η διάρκεια ζωής ενός μηχανολογικού στοιχείου λήγει όταν οι διαστασιολογικές απώλειες ξεπεράσουν συγκεκριμένες ανοχές. Η φθορά, μαζί με άλλους μηχανισμούς γήρανσης όπως η κόπωση και ο ερπυσμός οδηγούν στην σταδιακή αποδόμηση των υλικών, και τελικά στην αστοχία του υλικού. Η φθορά σε βιομηχανική κλίμακα είναι μία από τις παραμέτρους που οδηγούν σε αστοχία των υλικών και γι αυτό το λόγο η αποφυγή της έχει τεράστια σημασία για την βιομηχανία.
Κάτω από φυσιολογικές συνθήκες, τρία είναι τα στάδια της φθοράς: - Πρωτογενές στάδιο όπου οι επιφάνειες προσαρμόζονται η μία στην άλλη και ο ρυθμός φθοράς μπορεί να μεταβάλλεται μεταξύ χαμηλών και υψηλών τιμών. - Δευτερογενές στάδιο, όπου υπάρχει σταθερός ρυθμός γήρανσης. Τα περισσότερα κατασκευαστικά στοιχεία βρίσκονται σε αυτό το στάδιο κατά την διάρκεια λειτουργίας τους. - Τριτογενές στάδιο, όπου τα κατασκευαστικά στοιχεία υπόκεινται σε ταχεία φθορά λόγω γρήγορης γήρανσης. Η διάρκεια του δευτερογενούς σταδίου εξαρτάται κατά πολύ από τις περιβαλλοντικές συνθήκες, δηλαδή από την θερμοκρασία, τον ρυθμό παραμόρφωσης, τις τάσεις, την ταχύτητα κλπ. Η κάθετη επιβολή φορτίων και η ταχύτητα κύλισης παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στον καθορισμό του ρυθμού φθοράς. Επίσης αλληλεπιδράσεις μεταξύ φθοράς και χημικών αντιδράσεων πρέπει να κατανοηθούν για να προβλεφθεί η συμπεριφορά σε φθορά. Γενικά, οι χάρτες φθοράς μπορούν να αναπαραστήσουν τον ρυθμό φθοράς ως συνάρτηση διαφορετικών συνθηκών λειτουργίας. Επίσης μπορούν να καταδείξουν τους διαφορετικούς μηχανισμούς φθοράς κάτω από διαφορετικές συνθήκες φόρτισης. Η μελέτη των μηχανισμών φθοράς είναι μέρος της επιστήμης της τριβολογίας. Η περίπλοκη φύση της φθοράς έχει καθυστερήσει τις μελέτες του φαινομένου και τα αποτελέσματα μέχρι και σήμερα αναφέρονται σε απομονωμένες μελέτες οι οποίες σχετίζονται με συγκεκριμένους μηχανισμούς ή διεργασίες. Οι πιο συνηθισμένες διεργασίες φθοράς είναι οι ακόλουθες: 1. Φθορά πρόσφυσης 2. Φθορά εκτριβής 3. Φθορά λόγω επιφανειακής κόπωσης / παλινδρόμησης 4. Φθορά λόγω μηχανικής διάβρωσης 5. Φθορά λόγω χημικής διάβρωσης Στο πεδίο της τριβολογικής συμπεριφοράς των πολυμερών ο Briscoe [1] κατατάσσει τις διεργασίες φθοράς σε δύο μεγάλες κατηγορίες, η μία είναι η «φθορά συνοχής» και η άλλη είναι η «διεπιφανειακή φθορά». Η «φθορά συνοχής» συμπεριλαμβάνει τους μηχανισμούς εκείνους, όπου η διάχυση του έργου τριβής και η προκαλούμενη βλάβη πραγματοποιούνται σε σχετικά μεγάλο όγκο του υλικού γειτονικά της διεπιφάνειας. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν η φθορά λόγω αποτριβής και η φθορά λόγω κόπωσης. Οι μηχανισμοί αυτοί ελέγχονται κατά πολύ από την αντοχή συνοχής ή την δυσθραυστότητα του πολυμερούς. Στην περίπτωση της «διεπιφανειακής φθοράς» η διάχυση της ενέργειας τριβής γίνεται σε μία πολύ πιο λεπτή περιοχή της διεπιφάνειας. Οι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε αυτού του τύπου την φθορά είναι μεταφοράς, χημικές διεργασίες και διάβρωση. Οι χημικές ιδιότητες των επιφανειών και οι δυνάμεις που προκύπτουν από τις επιφάνειες είναι οι κυριότερες παράμετροι φθοράς. Αν και αυτού του είδους η κατηγοριοποίηση είναι τεχνητή και στις περισσότερες των περιπτώσεων υπάρχει αλληλοεπικάλυψη
μεταξύ των διεργασιών συνοχής και διεπιφάνειας (για παράδειγμα εκεί που έχουμε μεταφορά υλικού μπορεί στη συνέχεια να έχουμε δημιουργία ελεύθερων σωματιδίων φθοράς) αυτή η κατηγοριοποίηση μπορεί να μας φανεί χρήσιμη γιατί απλουστεύει το περίπλοκο πρόβλημα της φθοράς. Η περιπλοκότητα του φαινομένου της φθοράς ξεκινά από τον αριθμό των μηχανισμών φθοράς που προαναφέρθηκαν και υπάρχουν / συνυπάρχουν σε πραγματικά περιβάλλοντα. Κατ αυτόν τον τρόπο η φθορά επηρεάζεται από εξωτερικές και εσωτερικές μεταβλητές. Μερικές εξωτερικές μεταβλητές είναι η θερμοκρασία, η ταχύτητα ολίσθησης, το περιβάλλον, η τραχύτητα της επιφάνειας, η γεωμετρία του συστήματος κ.α. Ως εσωτερικές παραμέτρους μπορούμε να θεωρήσουμε τις μηχανικές ιδιότητες, τα χημικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας, τις φυσικές ιδιότητες του υλικού κ.α. Ποιοτικές εξηγήσεις των διαφόρων μηχανισμών φθοράς έχουν δοθεί για κατηγορίες και υποκατηγορίες υλικών. Για παράδειγμα ο μηχανισμός της φθοράς αποτριβής συμπεριλαμβάνει την μικροτομή, το «όργωμα» της επιφάνειας του υλικού και την μικροθραύση. Στην περίπτωση της φθοράς πρόσφυσης, η μεταφορά υλικού λόγω της πρόσφυσης σε σημεία επαφής λόγω τραχύτητας είναι σημαντική συμπληρωματικά του «μικρο-οργώματος» (πλαστική παραμόρφωση) και της διάρρηξης της επιφάνειας/υπο-επιφάνειας. Στην φθορά λόγω κόπωσης, η επαναλαμβανόμενη τραχύτητα και τα σημεία επαφής λόγω τραχύτητας είναι σημαντικά για την παραμόρφωση του υλικού. Στην περίπτωση διαβρωτικού περιβάλλοντος, η διάβρωση επιπρόσθετα της μηχανικής φθοράς είναι σημαντική. Ο μηχανισμός της μικρο-ρηγμάτωσης και του επιφανειακού «οργώματος» θεωρείται ότι κυριαρχούν στην μηχανική διάβρωση. Φθορά πρόσφυσης H φθορά λόγω πρόσφυσης (adhesive wear) παρατηρείται όταν δύο ομαλές επιφάνειες ολισθαίνουν η μια πάνω στην άλλη, ενώ τμήματα της μίας αποκόβονται και προσφύονται στην άλλη (βλέπε Εικ. 1). Κατά τη διάρκεια της ολίσθησης, μεταξύ των ατόμων, στη διεπιφάνεια των δύο υλικών που έρχονται σε επαφή, εμφανίζονται δυνάμεις πρόσφυσης και αναπτύσσονται χημικοί δεσμοί, οι οποίοι καταστρέφονται και αναδημιουργούνται. Στις περιοχές αυτές παρατηρείται συνένωση των δυο επιφανειών, η οποία οφείλεται στις φυσικές ή χημικές αλληλεπιδράσεις, και για τα πολυμερή μπορεί να οφείλεται και σε δεσμούς Van der Waals (δεσμοί υδρογόνου). Επιπλέον μπορεί να οφείλεται στην ανάπτυξη θερμοκρασίας μεταξύ των δυο επιφανειών λόγω τριβής, και μπορεί να προκαλέσει «μαλάκωμα» του πολυμερούς στην επιφάνεια ολίσθησης. Τα συσσωματώματα αυτά μπορούν να αποσπαστούν και να προκαλέσουν επιπλέον φθορά λόγω πρόσφυσης εάν με περεταίρω τριβή ο δεσμός ανάμεσα στη διεπιφάνεια και στις πιο τραχιές επιφάνειες είναι μεγαλύτερος από την αντοχή των επιφανειών αυτών. Με τον τρόπο αυτό τμήματα του ενός υλικού μεταφέρονται στο άλλο και, εν συνεχεία, αποβάλλονται ως παραπροϊόντα της διεργασίας επαφής. Αυτού του τύπου η φθορά σχετίζεται με την πρόσφυση των επιφανειών ολίσθησης και συνήθως
συμβαίνει κατά την ολίσθηση πολυμερικών υλικών πάνω σε ομαλές (π.χ. λειασμένες) μεταλλικές επιφάνειες χωρίς λιπαντικό. Ο μηχανισμός φθοράς λόγω πρόσφυσης συμπεριλαμβάνει την δημιουργία ισχυρών τοπικών σημείων πρόσφυσης τα οποία παράγουν παραμόρφωση των εξωτερικών επιπέδων, διάρρηξη των σημείων συνοχής στο όγκο του πολυμερικού υλικού και μεταφορά του πάνω στην αντικείμενη επιφάνεια. Το φαινόμενο αυτό μπορεί επίσης να παράγει λεπτά φυλλίδια ή σωματίδια πολυμερούς στην επιφάνεια επαφής, και παίζουν σημαντικό ρόλο στις ιδιότητες τριβής και φθοράς. Η διάτμηση των σημείων επαφής υπό εφαρμοζόμενο φορτίο έχει τα ίδια αποτελέσματα όσον αφορά τις ιδιότητες τριβής. Έπειτα από μικρό χρονικό διάστημα τριβής η επιφάνεια του πολυμερούς λειαίνεται και αποκτά χαρακτηριστική μορφολογία (μεγάλο αριθμό κοιλοτήτων μετά την αποκόλληση σωματιδίων υλικού). Στην συνέχεια το μεταφερόμενο υλικό αποκολλάται από την αντικείμενη επιφάνεια και αφαιρείται από την ζώνη τριβής ως προϊόν φθοράς. Η διαδικασία αυτή είναι κυκλική και συνεισφέρει, πρώτα από όλα, στην φθορά του πολυμερούς. Ο ρυθμός εμφάνισης επιμέρους φαινομένων πρόσφυσης εξαρτάται από τις φυσικές και χημικές ιδιότητες, τις μηχανικές ιδιότητες και την δομή της εξωτερικής στρώσης του υλικού, καθώς και από τις ιδιότητες του αντικείμενου υλικού και την τραχύτητα της επιφάνειάς του. Εικόνα 1: Παραδείγματα φθοράς πρόσφυσης [2] Η θεωρία της φθοράς λόγω πρόσφυσης προτάθηκε αρχικά από τον Holm [3] μέσω της ημιεμπειρικής θεωρίας, η οποία υπέθετε ότι υπήρχε απομάκρυνση ατόμων και όχι συστάδες ατόμων (clusters) από τις επιφάνειες τριβής. Η προτεινόμενη θεωρία σήμερα και ευρέως αποδεκτή φαίνεται να είναι αυτή του Archard [4], ο οποίος τροποποίησε την ήδη υπάρχουσα του Holm. Η σχέση που εκφράζει τη θεωρία αυτή είναι η (1): V=kNL/H (1) όπου V είναι η απώλεια όγκου λόγω φθοράς (mm 3 ), k ο συντελεστής φθοράς (mm 3 /N m), το Ν είναι το φορτίο σε (N), το L είναι η απόσταση ολίσθησης (m) και το Η είναι η σκληρότητα του υλικού που υφίσταται φθορά. Αν και εννοιολογικά απλή υπάρχουν κάποιοι σοβαροί παράγοντες στη θεωρία φθοράς λόγω πρόσφυσης, τους οποίους πρέπει λάβει κανείς υπόψη, όπως η φύση των ατομικών δυνάμεων στη διεπιφάνεια, η παραμόρφωση της διεπιφάνειας λόγω της τριβής κλπ.
Φθορά εκτριβής Η φθορά εκτριβής (abrasive wear), η οποία αποτελεί τον συνηθέστερο μηχανισμό φθοράς ιδιαίτερα σε σύνθετα πολυμερικά υλικά, προκαλείται όταν μια επιφάνεια βρίσκεται σε επαφή με σκληρά σωματίδια, τα οποία αποτελούν είτε το ανταγωνιστικό μέσο, είτε τα προϊόντα φθοράς των δύο επιφανειών. Υποδιαιρείται σε δυο διαδικασίες (βλέπε Εικ. 2): - δυο επιφάνειες βρίσκονται σε τριβή μεταξύ τους - τρεις επιφάνειες βρίσκονται σε επαφή μεταξύ τους λόγω εκτριβής Η πρώτη περίπτωση συμβαίνει όταν σκληρά εξογκώματα αποκολλούνται και προκαλούν πλαστική παραμόρφωση ή θραύση των μαλακότερων από αυτών. Ενώ στη δεύτερη περίπτωση το φαινόμενο λαμβάνει χώρα όταν σκληρά λειαντικά σωματίδια εισάγονται στο σύστημα τριβής είτε ως περιβαλλοντικοί ρύποι ή ως προϊόντα της τριβής των δυο σωμάτων. Ο σχηματισμός συντριμμιών λόγω φθοράς στη λειαντική φθορά εμφανίζεται γενικά με το όργωμα, τη κοπή και το ράγισμα των μηχανισμών που προκαλούνται από την ρύθμιση της αντιτιθέμενης ολίσθησης με τα αντίστοιχα σωματίδια. Ο ρυθμός φθοράς λόγω εκτριβής μειώνεται με τη μείωση του επιβαλλόμενου φορτίου και την αύξηση της μικροσκληρότητας του φθειρόμενου υλικού. Εικόνα 2: Παραδείγματα φθοράς εκτριβής δύο και τριών επιφανειών [2] Γενικά η φθορά λόγω εκτριβής ποικίλει ανάλογα με τη σκληρότητα των υλικών που βρίσκονται σε επαφή, τη γεωμετρία των σωματιδίων που προκαλούν διάβρωση, το φορτίο και την απόσταση ολίσθησης. Ο Rabinowicz [5] έδωσε μια απλή ποσοτική έκφραση, για την φθορά εκτριβής μέσω απώλειας σκληρών κωνικών σωματιδίων. V=NLtanθ/πΗ Όπου θ: γωνία της κωνικής μορφής που έχουν τα σωματίδια, tanθ: η εφαπτομένη της γωνίας, και Η: η σκληρότητα του μαλακότερου υλικού. Λαμβάνοντας υπόψη τα τρία στάδια σχηματισμού ενός σωματιδίου φθοράς ο Ratner [6] έδειξε ότι ο όγκος απώλειας υλικού λόγω φθοράς εκτριβής, προκύπτει από τη σχέση: V=c μ Ν /Η ε σ
Όπου το μ: συντελεστής τριβής, το Η: η σκληρότητα τριβής, σ: η αντοχή σε εφελκυσμό, ε: η παραμόρφωση θραύσης και c: η σταθερά αναλογίας. Σημειώστε ότι αυτές οι εξισώσεις εφαρμόζονται γενικά σε πολυμερικά υλικά χωρίς πληρωτικά. Για σύνθετα υλικά πολυμερούς πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι δεν υπάρχουν σταθερές συσχετίσεις της φθοράς με τις μηχανικές ιδιότητες. Φθορά λόγω επιφανειακής κόπωσης / παλινδρόμησης Η φθορά λόγω επιφανειακής κόπωσης (fatigue wear) οδηγεί στην επιφανειακή ρωγμάτωση του υλικού (βλέπε Εικ. 3). Η φθορά αυτή είναι αποτέλεσμα της επιφανειακής κόπωσης η οποία οφείλεται σε επαναλαμβανόμενη φόρτιση και αποφόρτιση των σε επαφή επιφανειών, η οποία τελικά οδηγεί σε ρωγμάτωση λόγω κόπωσης. Η φθορά λόγω κόπωσης παρουσιάζεται επίσης με τη φθορά λόγω αποκόλλησης όπου στο υπόστρωμα δημιουργούνται ρωγμές και συσσωρεύονται λόγω διατμητικής παραμόρφωσης της μαλακότερης επιφάνειας, η οποία προκαλείται λόγω έλξης σκληρότερων επιφανειών. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την απόσπαση θραυσμάτων σε μεγαλύτερα μεγέθη. H φθορά λόγω παλινδρόμησης (fretting) είναι το είδος φθοράς που αναπτύσσεται κατά την παλινδρομική κίνηση δύο επιφανειών (βλέπε Εικ. 3). Με τον όρο παλινδρόμηση (fretting) καλούμε την ταλάντωση με μικρό πλάτος (μικρότερο από 300μm). Η κίνηση αυτή μπορεί να δημιουργήσει «fretting wear» (φθορά) και «fretting corrosion» (διάβρωση). Η φθορά λόγω παλινδρόμησης χαρακτηρίζεται από μια επιφάνεια που έχει ρόζους και μικρές κοιλότητες. Η διάβρωση λόγω παλινδρόμησης μοιάζει με σκουριά και κοιλότητες που βρίσκονται πάνω στη σκουριασμένη επιφάνεια. Λόγω της τριβής που προκαλείται από την ταλαντευτική κίνηση μικρού μεγέθους οι επιφάνειες που έρχονται σε επαφή, τοπικά αποκόβονται και προσφύονται η μία στην άλλη και με την επαναλαμβανόμενη τριβή τα κομμάτια φθοράς μετακινούνται μπροστά και πίσω ανάμεσα στις επιφάνειες που έρχονται σε επαφή. Εάν η επαναλαμβανόμενη τριβή προκαλεί τα κομμάτια που αποκολλούνται να αντιδράσουν με το περιβάλλον της ατμόσφαιρας, τότε το αποτέλεσμα καλείται διάβρωση λόγω παλινδρόμησης (fretting corrosion) [7].
Εικόνα 3: Παραδείγματα φθοράς λόγω επιφανειακής κόπωσης / παλινδρόμησης [2] Φθορά λόγω μηχανικής διάβρωσης Η μηχανική διάβρωση λόγω στερεών σωματιδίων (solid particle erosion) είναι μια τυπική διαδικασία φθοράς, όπου η απώλεια του υλικού προκύπτει από την επαναλαμβανόμενη επίδραση μικρών, στερεών σωματιδίων τα οποία προσπίπτουν πάνω σε μία στερεή επιφάνεια (βλέπε Εικ. 4). Αυτού του τύπου η φθορά, πρέπει να αναμένεται όταν σκληρά σωματίδια παρασύρονται σε ένα αέριο ή υγρό μέσο και προσκρούουν σε ένα στερεό σώμα με κάποια σημαντική ταχύτητα. Σε ορισμένες περιπτώσεις η μηχανική διάβρωση είναι ένα χρήσιμο φαινόμενο, όπως σε αμμοβολή και υψηλής ταχύτητας λειαντικά κοπής με εκτόξευση δέσμης νερού, αλλά αποτελεί ένα σοβαρό πρόβλημα σε πολλά συστήματα μηχανικής, συμπεριλαμβανομένων και αυτών του ατμού και των τουρμπινών των αεροσκαφών, των σωληνώσεων και των βαλβίδων που μεταφέρουν τα αιωρούμενα σωματίδια, και της ρευστοποιημένης κλίνης συστημάτων καύσεως. Είναι ένα αρκετά πολύπλοκο φαινόμενο, δεδομένου ότι περιλαμβάνει διάφορες διαδικασίες. Αν και η κύρια διεργασία είναι η μηχανική κρούση, που προκαλείται από την πρόσκρουση των στερεών σωματιδίων στο υλικό στόχο, δευτερεύουσες διαδικασίες, όπως θερμικές, χημικές και φυσικές αντιδράσεις μεταξύ των ομολόγων λαμβάνουν χώρα κατά την διάρκεια διάβρωσης. Οι διάφοροι μηχανισμοί της διάβρωσης κατηγοριοποιούνται σύμφωνα με την ψαθυρή και την όλκιμη συμπεριφορά του υλικού, και εξαρτώνται από το ρυθμό διάβρωσης σε σχέση με τη γωνία κρούσης των σωματιδίων. Η γωνία πρόσκρουσης συνήθως ορίζεται ως η γωνία μεταξύ της τροχιάς των σωματιδίων και της επιφάνειας του δείγματος. Εάν ο μέγιστος ρυθμός διάβρωσης εμφανίζεται σε χαμηλές γωνίες κρούσης, τυπικά στην περιοχή 15-30, η απόκριση του υπό δοκιμή υλικού θεωρείται όλκιμη. Σε αντίθεση, εάν ο ρυθμός διάβρωσης συνεχώς αυξάνει με αυξανόμενη γωνία κρούσης και επιτυγχάνει ένα μέγιστο στις 90 (κάθετη κρούση), η απόκριση του υλικού θεωρείται
ψαθυρή. Επιπλέον, κάτω από ιδανικές συνθήκες ψαθυρής απόκρισης, το μέγεθος του ρυθμού φθοράς προσδιορίζεται μόνο από την κανονική συνιστώσα της ταχύτητας κρούσης, καθώς και από το μέγεθος του σωματιδίου που προσπίπτει πάνω στην επιφάνεια επηρεάζοντας έντονα το ρυθμό διάβρωσης. Η ψαθυρή διάβρωση ασχολείται περισσότερο με τον τρόπο με τον οποίο αφαιρείται υλικό λόγω σχηματισμού ρωγμών, ενώ η όλκιμη διάβρωση με την αφαίρεση υλικού λόγω εγκοπών. Εικόνα 4: Πιθανοί μηχανισμοί κατά την φθορά λόγω μηχανικής διάβρωσης [7] Φθορά λόγω χημικής διάβρωσης Η φθορά λόγω χημικής διάβρωσης μπορεί να συμπεριληφθεί στους τύπους της φθοράς, στην περίπτωση αυτή όμως η φθορά μεγεθύνεται και πραγματοποιείται μέσω χημικών αντιδράσεων κατά κύριο λόγο και πολύ λιγότερο μέσω μηχανικής δράσης, γι αυτό και η χημική διάβρωση αποτελεί ξεχωριστώ θέμα μελέτης και δεν αναλύεται στο παρόν κεφάλαιο. Βιβλιογραφία [1] Briscoe, B., Wear of polymers: an essay on fundamental aspects (1981) Tribology International, 14 (4), pp. 231-243. [2] http://www.ewp.rpi.edu/hartford/~ernesto/f2012/fwm/pics/wear/ [3] Holm, R., Electrical Contacts, Springer, New York, 1979. [4] Archard, J.F., Contact and rubbing of flat surfaces (1953) Journal of Applied Physics, 24 (8), pp. 981-988. [5] Rabinowicz, E., (1995) Friction and Wear of Materials. New York, John Wiley and Sons. [6] Ratner, S. B., Farberova, I. I., Radyukevich, O. V., Lu re, E. G., (1967). Connection between wear resistance of plastics and other mechanical properties, In: Abrasion of Rubber, James, D. I. (Ed.), Macaren, London, pp. 145-154. [7] http://dspace.lib.ntua.gr/bitstream/123456789/5224/3/axiomakaroum_nickel.pdf [8] Stachowiak, G. W., Batchelor, A. W., in Engineering Tribology Tribology Series 24 (Elsevier, Amsterdam, 1993) p. 586.