Biler og alt annet i bevegelse blir slitt, fortere enn vi skulle ønske. Er bilslitasje bygget inn for å styre levetid, verkstedbesøk og nysalg? MÅ ting bli slitt? Og: Hva er egentlig slitasje?
Bildet øverst: Når prosjektet er i gang er alle delers allerede levetid bestemt – det eneste du kan påvirke er bilvalget – stort sett har en dyrere bil lengre levetid enn en billigere – i det minste om du følger serviceintervallene… (Foto: Volvo)
Av Stein Bekkevold
Slitasje er skader påført av en annen fast overflate ved skrubbing; friksjon. Slitasje kommer altså av mekanisk påvirkning, friksjon i alt bevegelig. Dette gir avriving – eller deformasjon. Et materiale som (nesten) ikke slites er rivfast (abrasjonsfast). Korrosjon er ikke slitasje, fordi korrosjon er kjemiske, naturlige reaksjoner. Ionvandring er en slik, der atomer brytes ned av kjemisk-elektrisk påkjenning – og blir rust og irr.
Så: Kan levetiden bestemmes? Kan bilfabrikken si at den og den delen bør være utslitt og skiftet etter 100 000 km, for å sikre delesalg? Og for å holde nybilprisen nede? Svaret er JA. Dessverre. Men det vil nok aldri bilbransjen innrømme ….
Levetiden bestemmes av materialkvalitet, bruk, dimensjoner og smøremidler. Se her: Vil du ha en bil som ikke ruster, kan fabrikken bruke rustfritt og syrefast stål. Det koster omtrent fem ganger mer pr tonn. Minst.
Eller de kan bruke titan, da blir den også lettere; prisen blir enda ti ganger høyere. Om tannhjulene i girkassen ikke skal slites, kan de lages av en spesiallegering som koster kolossalt mye mer enn vanlig nitrert/herdet stål; du får verdens dyreste girkasse – som holder i mange hundre tusen km helt uten videre.
I bilen har du ganske mange kule-og rullelagre og blir de for slitt så er løpet snart kjørt – innebygd kvalitet på metall og smørefett bestemmer levetiden. (Foto: Emerson Bearings)
Weibull-kurver
Levetiden finner fabrikken ved å lage delene av materialer med kjente egenskaper, og teste dem i spesielle apparater – og så finne holdbarheten ved å sette lange tall inn i digre diagrammer, basert på Weibull-fordeling; en sannsynlighets-fordeling som brukes i industrien for å beregne kostnad/levetid til maskinkomponenter.
Holder delene i 800 000 km, ifølge Weibull, kan selskapet redusere legeringen og herdingen slik at de bare holder i 300 000, for å spare penger – og senke bilprisen. Så ja visst, levetiden er bestemt. Tro ikke annet. Beklager.
Alt slites
Alt som beveger seg blir slitt. De vanligste mekanismene er: Adhesjon (klistring), deroverflateujevnheter trykksveises mellom metallene – de flyter sammen av trykkvarmen. Om flatene så beveger seg, rives sveisene løs og overflaten ødelegges.
Adhesjon kan opptre i alle trykkpåkjente flater. Slitasjen beskrives ofte med Archards formel, som sier hvor stor slitasjen blir: den er omvendt proporsjonal med hardheten i martensittisk og bainittisk stål, men ikke i perlittisk.
Allerede der – som du nok innser – kan fabrikken bestemme levetiden – bare ved å velge det stålet som koster minst og slites fortest! Slitasjen er dessuten proporsjonal med lasten vinkelrett på flaten. Og slitasjevolumet er proporsjonalt med lengden slitasjen skjer over, men uavhengig av størrelsen på sliteflaten. Det er ikke måte på hva vi fikk høre, vi som i årevis pugget teknologi …
Kompliserte maskiner undersøker bitens levetid under nøye gjenskapte forhold, her en test av bildeler mekanisk påkjent i et kjemisk miljø. Slike tester gir et eksakt bilde av den optimale levetiden. (Foto: Metlab)
1960-tallet
Dessuten bestemmes levetiden av krystallstruktur og kjemisk sammensetning – og av ruhet/glatthet. Du innser jo at alt dette er faktorer som fabrikken har god kontroll over – det er kostnadene per bit som avgjør.
Beklager en gang til; her er årsaken til at billige biler oftest har dårligere kvalitet. Med visse unntak. Tidlige japanske billigbiler hadde enorm kvalitet – fabrikkens ledelse ville ikke miste ansikt ved å lage noe undermåls – og snyte intetanende, ferske bilkjøpere, vi snakker 1960-tall her …
Andre levetids-faktorer
Overflateutmatting kommer av bevegelse mellom to metallflater, som i tannhjul eller toghjul og jernbaneskinner. Kontaktflaten kan få sprekkdannelse og avskalling. Kjemisk innhold og struktur i stålet påvirker også denne slitasjen. Redusert kornstørrelse vil redusere slitasjen.
Høye trykk eller slag kan føre til at biter slås ut i lokal overbelastning, lasten er da større enn bruddfastheten. Og dette kan oppstå ved mindre påkjenninger, når materialet deformerer – flyter og mister seighet, duktilitet. Materialets evne til å ta opp trykk må jo være større enn den aktuelle lasten.
er når harde partikler glir på en overflate – det blir avriving. For ulegerte metaller er denne rivmotstanden proporsjonal med hardheten, men dette gjelder ikke legeringer. Hvilket jo kan synes snodig. Forklaring: Mengde og type innlegerte partikler har stor innvirkning på fastheten; overflaten bør være minst dobbelt så hard som det slitende materialet.
Abrasjon kan for eksempel skje i et galvanisert karosseri når (myk) sink blir slitt vekk av karosseridelenes relative mikrobevegelse. Slitasje gir jo generelt en svekkelse av overflaten. Fenomenet kan gjøre at området som skal ta opp lasten endres. Og slitasje kan gi skarpe kanter og hakk, og føre til spenningskonsentrasjoner, som kan gi utmattingsbrudd. Friksjonen i kontaktflatene gir dessuten økte temperaturer. Generelt vil vesentlig økt temperatur gjerne endre materialegenskapene.
Det er ikke måte på… Men som sagt: Produsentene bestemmer mye av levetiden – og kostnadene mens du har bilen.
