Streszczenie

W artykule przedstawiono koncepcje dwuetapowych tribologicznych badań biomateriałów oraz elementów protezy stawu biodrowego. Pierwszy etap badań służy do klasyfikowania skojarzeń biomateriałowych pod względem wartości współczynnika tarcia oraz odporności na zużycie.
Badania te realizowane są zgodnie z normą ASTM F 732-82, przy pomocy testera tribologicznego typu trzpień-płytka. Węzeł tarcia zbudowany jest z prostych próbek, stąd niski koszt ich produkcji i przygotowania. Czas pojedynczego testu to około 12 dni. Efektem pierwszego etapu badań jest wyłonienie optymalnej pod względem tribologicznym pary materiałów, z których wyprodukowane zostaną elementy endoprotezy, stanowiące przedmiot drugiego etapu badań.
Celem drugiego etapu badań jest ocena właściwości tribologicznych endoprotez wykonanych z materiałów wybranych w pierwszym etapie. Badania realizowane są za pomocą symulatora sferycznych układów kinematycznych w oparciu o normy: ASTM F-732-82, ISO 7206, ISO 14242 oraz raport techniczny ISO TR 9325. Wartość zużycia i intensywności zużywania określana jest za pomocą aparatury do precyzyjnego określania wymiarów (CMM). W przypadku drugiego etapu badań czas pojedynczego testu to co najmniej dwa miesiące, co odpowiada dwuletniemu okresowi użytkowania endoprotezy.
Do analizy powierzchni trących, charakteru procesów tribologicznych oraz śladów tarcia wykorzystywany jest mikroskop sił atomowych oraz mikroskop optyczny.
Zastosowanie badań dwuetapowych znacząco redukuje koszty próbek oraz wielokrotnie skraca czas trwania testów. Wymieniona wyżej aparatura testująca i analityczna stanowi część wyposażenia Zakładu Tribologii ITeE – PIB.

Summary

The paper presents the idea of two-stage tribological investigation of biomaterials and hip joint prosthesis components. The first step concerns the preliminary tribological tests of simple specimens, like pin and disc, performed by means of Reciprocating Pin-on-Flat Testing Machine according to ASTM F 732-82. The aim of this research is to classify the biomaterials according to the wear resistance and friction coefficient and choose the one with the best tribological performance to be investigated in the next stage.
The second stage includes the long-term tribological tests of total hip joint prosthesis with the determination of wear volume, wear intensity, friction coefficient, and the surface and structure changes of hip joint elements. The endoprosthesis components research is performed by means of a simulator of tribotesting spheroid kinematic joints, and analytic devices such as optical microscope, atomic force microscope (AFM) and the coordinates measuring machine (CMM). The tribological tests are performed according to conditions suggested in ISO 14242, ISO 7206, ISO TR 9325. The presented idea of the two-stage tribological investigation of biomaterials and hip joint components make it possible to significantly decrease the research costs and radically shorten the investigation time.
All aforementioned tribological testing machines as well as analytic devices are parts of equipment of Tribological Laboratory at ITeE-PIB.
∗ Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Tribologii, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom. Adres do korespondencji: e-mail:marek.kalbarczyk@itee.radom.pl
Tribo-08v39n2_p223.pdf (326.08 Kb)

Streszczenie

W artykule przedstawiono rezultaty eksperymentalnych badań zależności pomiędzy smarnością wybranych olejów silnikowych i przekładniowych a ich właściwościami sorpcyjnymi oraz napięciem powierzchniowym i kątem zwilżania. Zróżnicowane zdolności olejów do adsorpcji, napięcia powierzchniowego, kąta zwilżania i smarności uzyskano poprzez dodanie do nich różnej ilości wybranych surfaktantów, w tym także cieczy jonowych. Właściwości smarnościowe olejów były ocenione zgodnie z PN-76/C-04147 (ASTM D2596-69, ASTM D2783-71) na aparacie czterokulowym. Napięcie powierzchniowe i kąt zwilżania oceniono za pomocą nowoczesnego tensjometru KSV SIGMA 701 (prod. Finlandia). Właściwości sorpcyjne oceniono metodą pośrednią za pomocą bardzo czułego różnicowego kalorymetru skaningowego SETARAM DSC141 (prod. Francja). Uzyskane rezultaty badań mogą być użyte do oceny za stosowanych surfaktanów jako stymulatorów smarności olejów.

Summary

One of the most effective method for the protection of elements of machines against tribological wear is by creating on their sliding a very (stable) durable boundary lubricating film, which is very resistant on the interaction of large normal and tangential loads. Stability of the boundary film is the measure of the lubricating ability (lubricity) of oil. Lubricating ability is the set property, which depends on the energy state of the lubricating surface as well as on chemical constitution of oil among others.
In order to obtain a suitable quality of oil one inserts into the oils a selected packet of additives, so-called lubricity additives i.e. Anti-wear and anti-seizure additives. These substances must have among others properties of surface-avtive and chemical-active compounds, which have the sorbing ability, as well as being characterised by a large dipole moment. As a result of this, these substance can ensure the creation of a stable boundary film, so also obtain a high lubricity of oil.
The results of experimental investigation on the relationship between the lubricity of selected gear oils and engine oils and their sorptive properties as well as contact angle and surface tension are presented. Engine and gear oils have been so compose as to have suitable and the same viscosity. Diversity of sorptive and superficial properties and lubricity of oils have been obtained by additing to them different quantities of selected surfactants, and ionic liquids. Lubricating properties of oils have been assessed according to ASTM D2596-69 i ASTM D2270-77 on Four-Ball Test Machine [L. 4, 5, 6]. Surface tension and contact angle of oils have been assessed by means of modern tensiometer KSV SIGMA 701 (made in Finland). However, sorptive properties were investigated by an indirect method by means of a very sensitive differential scanning calorimeter SETARAM DSC 141 (made in France), in which sapphire was the reference material. Obtained results of research have been used to assess of the finctional quality of applying surfactants as lubricity stimulators of engine and gear oils.
∗ Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, 00-908 Warszawa 49, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2.
∗∗ Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, 25-314 Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7.
Tribo-08v39n2_p235.pdf (324.80 Kb)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących chromowania dyfuzyjnego stali narzędziowej za pomocą metody proszkowej zmodyfikowanej przez zastosowanie obniżonego ciśnienia podczas procesu dla uniknięcia utleniania wsadu. Procesy chromowania prowadzono w atmosferze chlorków chromu, przy obniżonym ciśnieniu w zakresie od 1 do 800 hPa, w temperaturze 850oC. Przeprowadzono badania budowy warstw chromowanych oraz ich właściwości tribologicznych. Wykazano dużą odporność na zużycie przez tarcie węglikowych warstw chromowanych.

Summary

Diffusion chromizing of tool steel has been investigated, using a powder method modified by the use of low pressure during the process for the avoidance of the oxidation of the batch. The chromizing processes have been performed in an atmosphere of chromium chlorides a low pressure range from 1 to 800 hPa. The treatment temperature was 850oC. Studies of the chromized layers structure and their tribological properties have been conducted. The high wear resistance of investigated chromized carbide layers has been proved.
∗ 1. Politechnika Warszawska, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii, 09-400 Płock, ul. Łukasiewicza 17, 2. Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa, tel.: (22) 5602911, fax. (22) 663 43 32, e-mail: .
∗∗ 1. Politechnika Radomska, Wydział Materiałoznawstwa i Technologii Obuwia, Ka tedra Technologii i Materiałoznawstwa, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom, 2. Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa, tel.: (22) 5602943, fax. (22) 663 43 32, e-mail: .
∗∗∗ Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa, tel.: (22)5602641, fax. (22) 5602922, e-mail: .
Tribo-08v39n2_p247.pdf (271.31 Kb)

Streszczenie

W Cz. 1 badanego obszaru tematycznego omówiono wyniki badań wstępnych – metodycznych. W niniejszej pracy przedstawiono szczegółowe wyniki badań właściwości smarnych dwóch estrowych dodatków CHO (węgiel, wodór i tlen): butynianu metylu, dekanianu metylu. Ocenę właściwości smarnych w funkcji stężenia dodatków, prowadzono w bazowym oleju napędowym z hydrokrakingu o zawartości siarki poniżej 5 ppm. Badania te wykonano dla próbek strumieni surowcowych różnych producentów paliw i cieczy wzorcowej – n-heksadekanu. Próbki po procesie tarcia w specjalnej komorze myto i suszono w azocie. Procedurę tę opracowano i wdrożono w IPiEO by ograniczyć utlenianie i inne procesy na powierzchni tarcia. Następnie wybrane fragmenty powierzchni tarcia badano metodami instrumentalnymi. Badania AFM z rozdzielczością poniżej 1nm pozwoliły na ocenę topologii powierzchni po procesie tarcia oraz określenie zakresu zmienności grubości tworzonej warstwy tribofilmu. Postawiono hipotezę, że utworzony tribofilm jest zbudowany z polimerów tarcia. Podjęto próbę potwierdzenia postawionej hipotezy, poprzez oznaczenie składu fragmentów powierzchni tarcia za pomocą innych adekwatnych badań instrumentalnych (AES, XPS).
Wpływ tego rodzaju dodatków na strumienie i/lub frakcje paliw węglowodorowych nie jest jeszcze dokładnie poznany. Wynika to m.in. z faktu, że tego rodzaju produkty są dopiero w trakcie opracowywania i atestacji technicznej i ekologicznej. Obszerne badania w tym obszarze tematycznym są prowadzone w Instytucie Paliw i Energii Odnawialnej.

Summary

In the article introduced research was presented results of the lubrication properties of selected additives CHO (carbon, hydrogen and oxygen) in hydrocracked or hydrotreated base diesel fuels, containing sulphur below 5 ppm. Samples after the friction process in the special chamber were washed and dried in nitrogen. This procedure was worked out and initiated in IPiEO to limit the oxygenation and other processes on the friction surface. Then chosen fragments of friction surfaces were investigated with instrumental methods. Research using AFM apparatus with the resolution below 1 nm allowed estimating surface topology after the friction process and the qualification of the range of the variability of the created layer thickness of friction polymers. By means of other adequate instrumental analytical methods the author investigated the composition of selected friction surface sites.
Base fuels of two producers n-hexadecane were used as solvents to test the effect of two esters at different treatment the rates. The hydrocracking process permits the production of base fuels meeting constantly increasing ecological requirements. The influence of such CHO ester type additives on streams and/or fractions of hydrocarbons fuels is not as wide of research on this subject has being performed in the Institute of Fuels and the Renewable Energy.
1 Instytut Paliw i Energii Odnawialnej, ul. Jagiellońska 55, 03-301 Warszawa; .
2 Politechnika Warszawska, Szkoła Nauk Technicznych i Społecznych, Instytut Chemii w Płocku, ul. Łukasiewicza 17, 09-400 Płock, e-mail:
3 Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej, ul. Wołoska 55, 02-301 Warszawa.
Tribo-08v39n2_p257.pdf (892.41 Kb)

Summary

The paper shows results of studies on, the influence of an external normal harmonic force on reduction of a friction force in a dynamical system.
The mechanism, which causes the reduction of the friction force, is investigated and described. It has been pointed out that, the main reason of friction force reduction are dynamical effects (e.g. stick – slip), which take place in the contact interface. It has also been shown that: the decrease of the coefficient of friction, or the decrease of the average value of the true contact area, or the decrease of the average value of the normal reaction are not necessary, in order to reduce the friction force, in the considered dynamical system. Results of simulation has also been compared with experimental results.

Streszczenie

W artykule opisano wyniki badań symulacyjnych nad redukcją siły tarcia wywołaną siłą normalną, o przebiegu harmonicznym. Mechanizm powodujący tę redukcję został przebadany i opisany. Wykazano, że główną przyczyną redukcji siły tarcia są zjawiska dynamiczne, np.: stick-slip, które występuje w połączeniu tarciowym. Wykazano także, że: spadek współczynnika tarcia, spadek średniej wartości rzeczywistej powierzchni styku, spadek średniej wartości reakcji, nie są konieczne od wywołania redukcji siły tarcia w rozważanym układzie dynamicznym.
∗ Faculty of Mechanical Engineering, University of Technology and Life Sciences, Al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-763 Bydgoszcz, Bud. 2.5/pok. 206, tel. 510373710, e-mail: .
Tribo-08v39n2_p277.pdf (249.54 Kb)

Streszczenie

Wpływ cienkich warstw powierzchniowych i powłok na wzrost nośności elementów pracujących w warunkach styku skoncentrowanego nie jest wystarczająco opisany teoretycznie. Brak jest w literaturze zależności umożliwiających określanie dopuszczalnych obciążeń w celu uniknięcia niszczenia systemu przez uplastycznienie podłoża lub pękanie powłoki. Znacznym problemem jest zmiana rozkładu naprężeń przy wzroście obciążeń oraz zależność charakteru pola naprężeń od grubości warstwy. Dotyczy to przede wszystkim twardych warstw i powłok o grubości do kilku mikrometrów otrzymywanych metodami PVD i CVD. Do wyznaczania dopuszczalnych obciążeń, jakie może przenosić układ powłoka-podłoże autorzy proponują metodę opartą na analizie wykresów obciążenie-głębokość penetracji otrzymywanych z próby polegającej na wciskaniu w powierzchnię diamentowego wgłębnika o kulistym kształcie.
Przedstawiono wyniki badań dla powłok TiN o grubościach 0,7–2,4 µm na stalowych podłożach, dla których wyznaczono dopuszczalne obciążenia. Stosowano wgłębniki o promieniach 20, 200 oraz 500 µm. Dla tych powłok przeprowadzono testy tribologiczne w styku kula-tarcza przy nacisku poniżej i powyżej nacisku dopuszczalnego. Analizowano zużycie w zależności od charakteru odkształceń układu powłoka-podłoże.

Summary

Thin coatings are particularly applied to machine elements and tools working in contact. Theoretical solution of contact for coated systems is not available, because of difference in elastic and plastic properties of the surface layer and substrate, its interface properties and residual stresses. A calculations leading to the establishment of the capacity of coating-substrate systems involves many problems, and taking into account all parameters that can influence the result is not possible. Load bearing capacity of coating-substrate systems can be found from indentation experiments by transforming the load-depth indentation diagram to stress-strain diagram.
The authors developed a complete procedure for the transformation of the load-depth diagram obtaineds by microindentation into stress-strain diagram, analogous to that from uniaxial tension. The yield point of substrate was clearly seen in the slope change of the stress-strain curves.
Microindentation with spherical indentors 20, 200 and 500 µm tip radius were performed on TiN coatings deposited by magnetron sputtering. A critical load leading to the plastic deformation of steel substrate has been evaluated. Tribological tests were done under and above permissible load for coating-substrate systems. Analysis of the wear tracks shows the different character of system deformation with similar wear depth. Knowledge of load bearing capacity obtained by the presented method can be useful in designing coatings with proper thickness.
∗ Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, 30-065 Kraków, al. Mickiewicza 30, e-mail: .
∗∗ Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków.
Tribo-08v39n2_p285.pdf (512.89 Kb)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań strukturalnych (TEM) oraz pomiaru mikrotwardości i adhezji do podłoża metodą zarysowania powłok wielowarstwowych typu ceramika-metal. Dla wszystkich powłok przeprowadzono testy tribologiczne w skojarzeniu kula-tarcza. Powłoki były wytworzone metodą PLD (Pulsed Laser Deposition). Badano powłoki Ti/TiN oraz Cr/CrN o okresie multiwarstwy z zakresu 30–1000 nm. Wyniki badań wskazują na silną zależność twardości w funkcji ilości warstw w multiwarstwie, przy czym najwyższą twardość z pośród badanych powłok posiadają 4xCr/CrN oraz 16xTi/TiN. Twardość ich jest niewiele niższa od twardości pojedynczych powłok TiN i CrN. Multiwarstwy charakteryzują się lepszą odpornością na zarysowanie niż pojedyncze powłoki ceramiczne. Z badań tribologicznych wynika także, że odporność na zużycie multiwarstw Cr/CrN jest lepsza niż pojedynczej powłoki CrN. W pracy objaśniono efekt synergiczny, polegający na znacznym wzroście wytrzymałości oraz odporności na zużycie multiwarstw typu ceramika-metal w stosunku do pojedynczych powłok ceramicznych.

Summary

Ceramic/metal multilayers with nanometer thickness of layers are new kinds of materials for tribological applications. Stacks of hard ceramic and tough metallic layers give coatings with higher adhesion and wear resistance. Introduction of many interfaces parallel to the substrate surface can deflect cracks and provide barriers to dislocation motion, increasing the toughness and hardness of coating sometimes over single ceramic coatings. A critical parameter for the enhancement multilayer properties is the bilayer period Λ – because most multilayer systems exist optimum for this parameter. Then synergy effect - high hardness, toughness and wear resistance, obtained as a result of applying soft metallic coatings in a structure, could be observed. Coatings with a bilayer period low than optimum have poore properties caused by losing the multilayer structure.
In the article micromechanical and tribological properties of metal/ceramic multilayers are presented. Multilayers of alternate Ti/TiN and Cr/CrN coatings were deposited on Boiler 7002 ferrite steel by the PLD (Pulsed Laser Deposition) technique. The total thickness of the multilayers was 1 µm, and the bilayer period Λ varied from between 30nm and 1,000 nm.
For titanium multilayers 16xTi/TiN coating has a highest hardness and the best scratch and wear resistance however properties of this coating are still worse than a single TiN coating and chromium system multilayer 4xCr/CrN has superior properties over a CrN coating. The hardness of multilayer is only slightly lower but critical load and resistance to wear are almost two times higher than for a single ceramic layer. The optimum bilayer period to be found as 62 and 250 nm for Ti/TiN and Cr/CrN systems.
∗ Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, 30-065 Kraków, al. Mickiewicza 30, tel. 012-6173420, e-mail: .
Tribo-08v39n2_p297.pdf (522.18 Kb)

Streszczenie

W artykule przedstawiono badania oddziaływania dodatków, w postaci nanocząstek miedzi lub molibdenu do olejów smarowych, na przebieg procesów tarciowych w wybranych skojarzeniach materiałowych. Zbadano wpływ wielkości cząstek metalu, stosowanych jako dodatek do oleju, na opory tarcia modelowego skojarzenia tribologicznego. Dokonano analizy oddziaływania modyfikatorów olejów smarowych w postaci nanocząstek miedzi lub molibdenu na opory tarcia oraz zużycie skojarzeń materiałowych, pracujących w warunkach tarcia ślizgowego przy smarowaniu za pomocą wybranych olejów bazowych. Wykorzystując metody mikroskopii skaningowej, wspomaganej mikroanalizą rentgenowską, dzięki zastosowaniu mikroanalizatora rentgenowskiego z układem dyspersji energii, ujawniono sposób oddziaływania, zawartych w oleju smarowym nanocząstek metali na współpracujące tarciowo powierzchnie elementów skojarzeń tribologicznych. Wyniki badań dowodzą korzystnego, na ogół, wpływu modyfikacji olejów smarowych, za pomocą nanocząstek miedzi lub molibdenu, na redukcję zużycia skojarzeń tarciowych.

Summary

The paper presents the results of examination concerning the influence of additives to lubricants in the form of copper or molybdenum nanoparticles on the tribological process in selected pairs of materials. The influence of the metal particle size on the friction resistance of a model tribological couple was investigated. The effect of copper or molybdenum nanoparticles, used as lubricating oils modifiers, on the friction resistance and wear of couples working in selected base oils and in sliding friction conditions, was analysed. The nature of the interaction between metal nanoparticles introduced to oil and co-operating surfaces of the tribological couple was revealed using the scanning microscope with an X-ray microanalyser supported by an energy dispersion system. Obtained results allow stating that the modification of lubricating oils with the addition of metal nanoparticles in general advantageously influence tribological properties of frictional systems, decreasing wear of co-operating elements first of all.
∗ Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Bolesława Chrobrego 45, 26-600 Radom.
Tribo-08v39n2_p309.pdf (411.61 Kb)

Streszczenie

W artykule zawarto ocenę (na podstawie badań modelowych) wpływu czynników eksploatacyjnych w postaci promieniowania ultrafioletowego, jak również mediów agresywnych (wodnych 20% roztworów kwasu siarkowego, wodorotlenku potasu lub chlorku sodu) na: pękanie, pęcherzenie, porowatość, a także chropowatość powierzchni powłok epoksydowych. Ustalono, że zużycie warstw powierzchniowych powłok epoksydowych pod wpływem starzenia, a także zwiększenie ich porowatości są przyczyną znacznego obniżenia odporności erozyjnej powłok.

Summary

The paper presents (on the basis of the model research) an influence evaluation of environmental hazards like ultraviolet radiation and aggressive media (20% water solutions of sulphuric acid, natrium chloride and potassium hydroxide) on the destruction (cracking, blistering, porosity, roughness increase) of epoxy coatings. Under the action of sodium chloride, sulphuric acid or potassium hydroxide aqueous solutions as well as ultraviolet radiation, epoxy coatings underwent both chemical and physical (cracking, blistering, increased porosity and surface roughness) destruction. It results from rentgenographic investigations that epoxy coatings undergo oxidation under the action of these media. The highest oxidation level showed coatings aged with ultraviolet radiation. The action of aggressive media caused the cracking of epoxy coating surface layers. Sulphuric acid action caused additionally significant coating blistering. In the case of ageing with ultraviolet radiation, so-called “silver” cracks (typical for this ageing kind) were generated on the coating surface. Oxidised coating layers showed increased brittleness that caused the deterioration of the bonding strength of pigments and fillers with polymer matrix. In the next stage, pigments and fillers were crumbled up from surface layers. This resulted in a significant increase of surface roughness of the aged coatings. For instance, the value of the surface roughness parameter Ra increased over 25 times for a coating aged with ultraviolet radiation for 1008 hours. Polymeric coating destruction under the action of environmental factors – as a result of their cracking, blistering and surface roughness increase – decreases the coating tightness. Surface roughness increase causes a decrease of coating gloss that deteriorates coating decorative properties. Loss of coating tightness and decorative properties decreases the service life of coating. Wear resulting from ageing of epoxy coating surface layers as well as from coating porosity increase is the reason of essential decrease of their resistance to erosive wear. Destruction of coatings under the influence of ultraviolet radiation leads to the greatest decrease of coatings resistance to erosive wear reaching amount of 57% for 1320 h of ageing. The decrease of resistance to erosive wear for other types of coating was from 34% for ageing with 20% aqueous solution of potassium hydroxide to 51% for ageing with 20% aqueous solution of sodium chloride.
∗ Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdow i Maszyn, ul. Bolesława Chrobrego 45, 26-600 Radom.
Tribo-08v39n2_p321.pdf (420.69 Kb)

WPROWADZENIE

Dobre własności tribologiczne materiałów polimerowych powodują, iż stosuje się je coraz częściej w węzłach ślizgowych. Stosuje się je na łożyska bezobsługowe, charakteryzujące się samosmarownością [L. 1]. Niekorzystnym zjawiskiem podczas tarcia polimerów może być znaczne odkształcanie powierzchni trącej elementu polimerowego, będące skutkiem własności mechanicznych tego typu materiałów.
Dla wyznaczania oporów tarcia dla węzła tribologicznego niezbędne jest również określenie charakterystyk opisujących zależność współczynnika tarcia µ od parametrów kinematycznych (p, v, T). Znacznym utrudnieniem w analizie tarcia tego typu węzłów jest również fakt, iż występują znaczne zmiany kształtu oraz rozkładu nacisków na powierzchni trącej. Oznacza to, iż wyznaczane klasycznymi metodami pomiarowymi wartości współczynnika tarcia są wartościami średnimi tegoż współczynnika dla całej powierzchni trącej.
Mimo stosowania identycznych skojarzeń materiałowych par ślizgowych oraz parametrów tarcia, w badaniach tribologicznych występują różnice w wartościach wyznaczanego współczynnika tarcia (przykładem mogą być rezultaty badań tribologicznych uzyskanych w ramach programu VAMAS – Versailles Project on Advanced Materials and Standards [L. 3]. Źródłem różnic mogą być między innymi błędy wynikające z nierównomierności w rozkładzie nacisków pomiędzy próbką a przeciwpróbką, których wartość jest zależna od wielkości powierzchni styku.
W celu określenia wartości „właściwego” współczynnika tarcia dla danych parametrów kinematycznych należałoby przeprowadzić badania podczas styku rozłożonego (płaszczyzna-płaszczyzna). Oczywiście występowanie siły tarcia (składowej stycznej) również w takim przypadku niekorzystnie wpływa na występujące w strefie styku zjawiska.
Badania tribologiczne materiałów polimerowych, prowadzone w styku rozłożonym (powierzchniowym) obarczone są błędami wynikającym m.in. z:
– nierównomierności rozkładu nacisków w strefie styku (koncentracja nacisków na krawędziach próbki),
– występowania sił związanych z odkształceniami materiału polimerowego podczas tarcia (FD)
Opisana metoda pozwala na częściowe wyeliminowanie lub zmniejszenie wpływu niektórych zjawisk utrudniających określenie wartości współczynnika tarcia dla ustalonych parametrów kinematycznych.

Summary

This paper describes a new experimental method for the evaluation friction force components during polymer-metal friction. The method could be applied for calculating two kinds of friction force. The first is related to mechanical deformation of polymer and nonuniform pressure distribution between the contact surfaces. The second is connected with adhesive and mechanical interaction.
It has been assumed that the pressure in the middle part of the contact area is quite uniform and polymer deformation is the same for samples with the same width.
The described method is baseds on friction force measurement during sliding for two kinds of samples. Samples used in the experiment have different length and the same width. The subtracted sum of the values of sample’s friction force is the value of the friction force that appears in the middle of friction node (friction surface). This value could be used to calculate friction coefficient µ‘ connected with adhesive and mechanical interaction between the friction couple.
The article also described the results of the tribological investigation based on the described method. Three different friction couples have been examined: PE-UHMW – 316L, PE-UHMW – CoCrMo and PE-UHMW – Ti6Al4V.
The experimental method for the evaluation friction force components during polymer-metal friction could be used to calculate the friction coefficient that finds application in FEM analyses.
∗ Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Ignacego Łukasiewicza 7/9, 50-370 Wrocław, tel.: (0-71) 320 27 74, tel.: (0-71) 320 20 72, e-mail: , e-mail: .
Tribo-08v39n2_p333.pdf (218.56 Kb)


Streszczenie
W referacie omówiono i przedstawiono rozwiązanie numeryczne równania Reynoldsa opisującego laminarny, stacjonarny przepływ czynnika smarującego o strukturze mikropolarnej w poprzecznym cylindrycznym łożysku ślizgowym. Założono stałą gęstość oraz lepkości dynamiczne charakteryzujące ciecz mikropolarną. Punktem wyjścia są równania pędu, momentu pędu oraz równanie ciągłości przepływu, skąd otrzymano równanie Reynoldsa. Wyniki są przedstawione w postaci rozkładu ciśnienia, jego wartości maksymalnej w zależności od wartości liczby sprzężenia N2 i bezwymiarowego parametru długości Λ1 cieczy mikropolarnej. Prezentowane wyniki przedstawione są w postaci charakterystyk bezwymiarowych i porównane z rozwiązaniem dla oleju newtonowskiego.
Summary
Present paper shows the results of a numerical solution Reynolds equation for laminar, steady oil flow in a slide-bearing gap. Lubrication oil is fluid with micropolar stucture. Properties of oil lubrication as a liquid with micropolar stucture in comparison with Newtonian liquid, are characterised in respect to dynamic viscosity and the dynamic couple viscosity and three dynamic rotational viscosity. Concerning the structural element of liquid a characterised by the microinertia coefficient. In the modelling properties and structures of micropolar liquid one can introduce it is also dimensionless parameter with in terminal chance conversion micropolar liquid to Newtonian liquid. The results are shown on diagrams of hydrodynamic pressure in dimensionless form in dependence on coupling number N2 and characteristic dimensionless length of micropolar fluid Λ1. Presented calculations are limited to isothermal models of bearing with infinite length.
∗ Akademia Morska, Wydział Mechaniczny, Katedra Podstaw Techniki, ul. Morska 87, 81-225 Gdynia, e-mail: , tel. (058) 6901331.
Tribo-08v39n2_p341.pdf (177.11 Kb)