TRIBOLOGIA TEORIA I PRAKTYKA v.XXXIX Nr 2, 2008 (218)

Profesor Janusz Tytus Janecki urodził się 8 maja 1928 r. w Poznaniu, w rodzinie nauczycielskiej. W 1947 r. uzyskał świadectwo maturalne w Liceum i Gimnazjum Miejskim w Pniewach. Studia wyższe techniczne I. stopnia ukończył w lutym 1950 r. na Wydziale Mecha nicznym Szkoły Inżynierskiej w Poznaniu (obecnie Politechnika Poznańska), gdzie pozostał, w Katedrze Silników i Pojazdów Mechanicznych jako starszy asystent.
W czerwcu 1951 r. został powołany do służby wojskowej (w stopniu porucznika), z poleceniem objęcia stanowiska dydaktyczno-naukowego w Katedrze Eksploatacji Czołgów w nowo utworzonej Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie. Stopień mgr. inż. uzyskał po studiach wieczorowych WAT, w 1954 r. W 1961 r. doktoryzował się również w WAT, na podstawie pracy doktorskiej z dziedziny tribologii. Był pierwszym w kraju doktorem inżynierem tribologiem. Promotorem pracy doktorskiej był prof. zw. dr hab. inż., czł. zw. PAN Stefan Ziemba, który stał się mistrzem naukowym prof. Janeckiego i to z jego inspiracji prof. Janecki poświęcił się naukowej działalności w dziedzinie tribologii. W efekcie, obok problematyki eksploatacyjnej, ogromna większość prac naukowych i technicznych profesora dotyczy tribologii.
Od 1957 r. do 1967 r. profesor był kierownikiem Katedry Eksploatacji Pojazdów Mechanicznych WAT. Otrzymywał kolejne awanse naukowe: adiunkta i docenta oraz wojskowe: od stopnia porucznika do pułkownika WP.
W 1967 r został wyznaczony przez Ministra Obrony Narodowej na stanowisko dyrektora resortowego Wojskowego Instytutu Techniki Pancernej i Samochodowej (WITPiS) i pełnił je do r. 1992. Profesor wpłynął wyraźnie na intensywny rozwój Instytutu i jego kadry naukowej. Instytut ten, do lat 70. był ośrodkiem naukowo-badawczym. Pod kierownictwem prof. Janeckiego stał się jedną z wiodących w kraju placówek naukowych w zakresie eksploatacji i budowy maszyn, a szczególnie w tribologii.
W 1979 r. WITPiS uzyskał prawa doktoryzacji.
Prof. Janecki habilitował się w 1969 r. na Wydziale Mechanicznym Technologicznym Politechniki Warszawskiej na podstawie pracy dot. przemian fizykochemicznych w kompozytach wysokociernych z dziedziny tribologii. Tytuł prof. nadzw. nadano mu w 1972 r., prof. zwyczajnego – w 1984 r.
W okresie od 1956 r. czynnie działał w Zespole Komitetu Budowy Maszyn PAN ds. Tarcia, Smarowania i Zużycia, był również przez wiele kadencji kierownikiem Zespołu Tribologii w Sekcji Podstaw Eksploatacji, także członkiem Komitetu Budowy Maszyn PAN oraz Komitetu Transportu PAN. Przez wiele lat (1972–1984) był członkiem Komitetu Nagród Państwowych (sekretarzem Sekcji Budowy Maszyn), a także członkiem Rady Szkolnictwa Wyższego oraz członkiem Rady Wyższego Szkolnictwa Wojskowego. Jest laureatem Nagrody Państwowej II. st., (zespołowej) w 1978 r. z dziedziny ochrony przed korozją sprzętu mechanicznego.
W latach 1992–2008 (po przejściu na emeryturę) był przewodniczącym Rady Naukowej WITPiS (3 kadencje) oraz Instytutu Technologii Eksploatacji (PIB) (4 kadencje) i pracował naukowo w tych instytutach, a także w Instytucie Technicznym Wojsk Lotniczych (1992–2001).
Nadal, do chwili obecnej pracuje naukowo w Instytucie Technologii Eksploatacji – PIB w Radomiu na stanowisku profesora. Jako kierownik zespołu naukowego i jego uczestnik, wykonał kilka Projektów Badawczych – grantów KBN oraz projekt celowy dot. opracowania i wdrożenia tworzyw sztucznych w zastosowaniach tribologicznych w przemyśle do regeneracji zużytych części maszyn. Jest autorem (i współautorem) ponad 250 prac naukowych i technicznych (publikacje krajowe i zagraniczne, w tym ponad 70 prac autorskich, krajowych i zagranicznych), współautorem pierwszej wydanej w Polsce książki tribologicznej, także autorem i współautorem 12 publikacji książkowych, poświęconych tribologii, eksploatacji pojazdów mechanicznych oraz technice wojskowej.
Profesor Janecki ma liczące się osiągnięcia w kształceniu kadr naukowych. Wypromował 16 doktorów, w większości pracowników WITPiS oraz ITeE – PIB, przede wszystkim z dziedziny tribologii, a także eksploatacji pojazdów mechanicznych i specjalnych, w tym dwóch doktorów w b. NRD. Kierował wieloma pracami magisterskimi, był recenzentem wielu prac habilitacyjnych i przewodów kwalifikacyjnych na tytuł naukowy profesora. Jest członkiem Polskiego Towarzystwa Tribologicznego, członkiem zwyczajnym Akademii Inżynierskiej w Polsce, członkiem European Materials Researche Society w Strasburgu, honorowym członkiem Rosyjskiego Towarzystwa Tribologicznego, laureatem wielu odznaczeń resortowych i uczelnianych (w tym Politechniki Poznańskiej i WAT).
Jest odznaczony Krzyżami Orderu Odrodzenia Polski, Kawalerskim i Oficerskim, a także szeregiem innych odznaczeniem państwowych (m.in. czeskim i rosyjskim). Był i jest czynnym naukowcem, znanym za granicą przez publikacje na międzynarodowych (zagranicznych i krajowych) kongresach tribologicznych. Bierze nadal udział w pracach kolejnych Szkół Tribologicznych. Był organizatorem i współorganizatorem kilku z nich oraz organizatorem I. Krajowego Kollokwium Tribologicznego (1978 r.). Mimo ukończonych 80 lat, pracuje nadal naukowo jako profesor ITeE – PIB. Jest żonaty od 40 lat (!) z Ewą Ulikowską-Janecką, dziennikarką, ma córkę Dorotę i synów: Jerzego i Marka oraz pięcioro wnuków.
Redakcja TRIBOLOGII życzy Jubilatowi długich lat życia pełnych sukcesów naukowych i szczęścia w życiu rodzinnym.
Tribo-08v39n2_p011.pdf (2.85 Mb)

Streszczenie

W artykule omówiono tribologiczne problemy kształtowania blach tytanowych. Omówiono wady i zalety tytanu i jego stopów jako materiału na elementy tłoczone. Podano wyniki badań współczynnika tarcia dla wybranych smarów technologicznych i powłok przeciwadhezyjnych.

Summary

In the paper tribological problems with stamping of the titanium sheets are discussed. Titanium and its alloys, thanks to its unique properties (low density, high mechanical strength, good corrosion resistance and biocompatibility) seems to be one of the most applied materials both in technology and medicine. Unfortunately, the tribological properties of the titanium are very poor, so its forming and application for the highly loaded frictional pairs are limited.
A decrease in frictional resistance and the resulting decrease in tool wear are the obvious role of the technological lubricant during all sheet metal forming processes. Moreover, a lubricant layer being between the tool and shaped material should have a suitable thickness to ensure the effective separation of the frictional surfaces, especially when such materials as titanium sheets are formed. Titanium and its alloys are especially susceptible to the creation of “build-ups” on the tool surface. In consequence local scratches and dents, which are impossible to remove in the following treatments, occur on a product surface. It is possible to prevent or eliminate this phenomenon by using proper lubricants or antiadhesive layers.
The test results of the frictional coefficients for some technological lubricants and antiadhesive layers have been given. Frictional coefficients have been determined based on the “strip drawing” test. The sheet strips have been drawn between two flat jaws, which had been made from NC6 tool steel. The jaws were exposed to the following treatments: grinding and polishing, chromium plating, nitrogen titanizing and hard surfacing with aluminium bronze. Tests have been carried out for the samples of uncovered titanium sheet and anodised titanium sheet. Tests were carried out with different lubricants and in dry conditions.
Selection of both the technological lubricants and antiadhesive layers for the sheet metal forming processes should take into consideration the type of the shaped material. According to the test results the lubricant with MoS2 appeared to be the best for the stamping process of the titanium sheets. The use of antiwear layers such as: Cr or aluminium bronzes showed the best antiadhesive properties among the tested layers.
∗ Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Obróbki Plastycznej, Inżynierii Jakości i Bioinżynierii, ul. Armii Krajowej 21, 42-200 Częstochowa.
Tribo-08v39n2_p015.pdf (158.05 Kb)

WSTĘP

Stan powierzchni elementów pary ślizgowej ma istotny wpływ na przebieg procesów tarcia i zużywania. W wielu przypadkach stan ten decyduje o wartości strat, a pośrednio wpływa na globalne wskaźniki pracy maszyny, takie jak sprawność ogólna czy też jak np. w odniesieniu do silników spalinowych emisja toksycznych składników spalin. Z tego punktu widzenia kształtowanie topografii powierzchni nabiera ogromnego znaczenia. Współcześnie stosowane technologie umożliwiające lokalne oddziaływanie stwarzają coraz szersze możliwości precyzyjnego decydowania o kształcie i rozmiarach obiektów tworzących mikro- i makrogeometrię powierzchni. Technologia teksturowania polegająca na wytwarzaniu różnymi technikami powierzchni niejednorodnych staje się obecnie często stosowaną metodą na poprawę warunków smarowania węzłów tarcia [L. 1÷3]. Należy tu zaznaczyć, że obecnie stosuje się teksturowanie kształtujące geometrię, natomiast teksturowanie kształtujące własności fizyczne powierzchni jest dostrzegane jako niewykorzystana możliwość [L. 4]. W niektórych zastosowaniach osiągnięto tak znaczną skuteczność działania tekstury, że można mówić o przygotowywaniu do standaryzacji [L. 5]. Do najczęściej stosowanych do teksturowania technologii należy zaliczyć technologie wiązkowe laserowe, elektronowe i jonowe, a także mikroelektroerozyjne i litograficzne.

Summary

The work presents the preliminary test results concerning the texturing process for friction pairs with flat surfaces. The Nd:YAG laser was applied to treat SiC face seal rings with the following dimensions do = 35.3 mm, di = 25.1 mm and h = 8 mm. The series of homogeneous textures obtained during the experiments differed in the diameters of cavities (70÷150 µm) and the distances between the centres of symmetry axes (106÷279 µm). The depth, g, was constant: 15 µm.
A procedure was developed to select technological parameters for the texturing process. The experiments included a microscopic analysis of the whole unit and single craters as well as tribological tests using a T-01M pin-on-disc tester. The theoretical analysis focused on such aspects of texture in friction pairs as a change in contact surface and contact load and physical relationships between the lubricating liquid and the textured surface. The results of the preliminary tribological tests show the suitability of the method applied and the efficiency of the texture of friction pairs operating under mixed friction conditions.
∗ Politechnika Świętokrzyska, Katedra Inżynierii Eksploatacji, Aleja 1000-lecia P.P. 7, 25-314 Kielce, tel. (0-41) 34-24-539, fax. (0-41) 34-24-516; e-mail: ; e-mail: .
Tribo-08v39n2_p025.pdf (477.20 Kb)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wpływ wybranych parametrów eksploatacji zestawu koło-szyna pociągu na wybranym odcinku toru Górnego Śląska na zużycie szyn wykonanych ze stali perlitycznej R260. Za podstawowe parametry eksploatacji przyjęto obciążenie (Q), prędkość obrotową koła (n) i poślizg pomiędzy kołem a szyną (γ). Na podstawie analizy warunków eksploatacji toru przyjęto trzy poziomy czynników, tj. minimalny, centralny i maksymalny. Badania wykonano na stanowisku typu rolka-rolka (Amsler). Plan badań oparto na poliselekcyjnym, D-optymalnym planie eksperymentu cząstkowego, dzięki czemu ograniczono koszty. Uzyskane zależności zużycia i współczynnika tarcia od obciążenia, pręd kości i poślizgu opisano adekwatnie wielomianem drugiego stopnia i przedstawiono graficznie.
Na podstawie wyników badań opracowano model zużycia szyny oparty na znanym z literatury modelu zużycia delaminacyjnego Suh.

Summary

The effect of chosen using the parameters of a wheel-rail-unit in the selected Upper Silesia’s railway on wear rail made from pearlitic steel R260 has been presented in the work. The load (Q), rotating speed (n) and slip between wheel and rail (γ) have been fixed as a basic use parameter. On the base of using parameters of rail track analysis three levels of steering factors have been fixed, i.e.: minimum, central and maximum. The investigations on Amsler-testing apparatus have been carried out. The investigations plan has been based on the polyselectional, D-optimal partial experiment plan (named Hartley’s plan). The achieved dependencies of wear and friction coefficient on load, rotation speed and slip have been described with a polynomial function and presented in diagrams (Fig. 2).
Based on investigations it has been stated that the slip between wheel and rail has the most important influence on rail’s wear, Fig. 1.
Based on tribological and metallographic investigations a model of the wear of rail has been elaborated, Fig. 4. The elaborated model is based on the Suh’s model of delaminate wear known from literature. The authors’ model shows the initiating and improvement stages of fatigue cracks under rolling surface and formation of flake wear debris.
∗ Politechnika Śląska, Katedra Eksploatacji Pojazdów Samochodowych, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, tel. 032 603 41 87, e-mail: ); e-mail: ).
Tribo-08v39n2_p035.pdf (2.31 Mb)

Streszczenie

Z ekonomicznego punktu widzenia wydłużenie trwałości szyn kolejowych jest bardzo istotne z uwagi na fakt kosztownej ich wymiany, jak i bezpieczeństwa ruchu pociągów. Osiągnięcie tego celu wymaga między innymi znajomości procesów zużycia szyn kolejowych w trakcie eksploatacji i wpływu różnych czynników na nie.
W artykule przedstawiono wpływ obciążenia, poślizgu i prędkości na zużycie elementów wykonanych ze stali szynowej gatunku 900A, w stanie surowym i obrobionym cieplnie. Wpływ ten określono za pomocą badań tribologicznych, przeprowadzonym na stanowisku Amslera. Wyniki badań wykazały znaczące różnice zużycia stali w zależności od stanu jej obróbki. Zużycie stali obrobionej cieplnie było około 20% mniejsze niż stali bez takiej obróbki.

Summary

From the economical point of view the higher durability of rails is important because of the fact of costly rail replacements and safety. Achieving this goal could be possible because of knowledge about the wear performance of rails. Particularly important is the influence of different factors on a rail wear. Among them material factors play a crucial role.
A steel grade 900A (according to the UIC 860 standard) is a standard one used for rails in Europe. To increase its wear resistance a heat treatment can be utilised. In addition wheel flanges can be hardened with a heat treatment. Wear behaviour of heat treated rails rubbing against such flanges thas not been studied yet.
In this article the effect of the factors load, rolling velocity and slippage on the wear of a heat treated rail steel grade 900A has been studied. The bases of this study were the results of laboratory wear-tests. These tests have been conducted on an Amsler wear-testing machine in rolling – sliding conditions. The Hartley’s plan of experiment has been used in the current study. The influence of the tested factors on weight loss of specimens has been described with quadratic equations. Analysis of them led to the conclusion that load, slippage and rotating speed of specimen significantly influences wear of the tested steel. Its wear is up to about 20% less then when one of the steel surfaces is without heat treatment.
∗ Politechnika Śląska, Katedra Eksploatacji Pojazdów Samochodowych, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, tel. 032 603 41 58, e-mail: ); tel. 032 603 41 52, e-mail: ).
Tribo-08v39n2_p043.pdf (1.89 Mb)

Streszczenie

Podano przedmiot i zadania tribologii i areologii, omówiono związki między nimi oraz pojęcia systemów tribologicznych i areologicznych. Przedstawiono różnice między właściwościami elementów systemu a właściwościami systemu oraz funkcjonalne kompozycje systemów. Zaproponowano pojęcia współczynnika oddziaływania systemu tribologicznego i systemu areologicznego dla właściwości systemów oraz współczynniki synergizmu, neutralizmu i antagonizmu.

Summary

Tribology and areology matter, tasks and the relations between tribology and areology were studied and the ideas of a tribological and areological system was discussed. The differences between the properties of system elements and properties of system and systems funcional compositions were presented. The idea of an influence coefficient of a tribological system and an areological system for system properties and the coefficient of synergism, neutralism and antagonism were proposed.
∗ Instytut Mechaniki Precyzyjnej, 01-796 Warszawa, ul. Duchnicka 3, tel. (22) 5602 602, Politechnika Koszalińska, 75-620 Koszalin, ul. Racławicka 15/17.
Tribo-08v39n2_p051.pdf (155.53 Kb)

Streszczenie

W referacie omówiono modelowanie i badania wybranych łożysk ślizgowych z uwzględnieniem rzeczywistych warunków pracy. Rozważania dotyczą łożysk maszynowych, łożysk biologicznych na przykładzie sztucznego stawu biodrowego oraz łożysk wspomaganych polem magnetycznym. Szczególną uwagę poświęcono konsekwencjom wynikającym z przyjmowania uproszczeń modelowych. Rozważania poparto wynikami własnych badań eksperymentalnych. Wykazano, że przyjmowanie uproszczeń modelowych powinno opierać się na wynikach eksperymentalnych badań lub ustaleniach z eksploatacji.

Summary

The author describes modelling and researches on chosen slide bearings in real work conditions. The study concerns machine bearings, biological bearings with the example of artificial hip joint and bearings aided with magnetic field. Special attention is paid to the consequences of assuming model simplifications. The study was supported with the results of the author’s experiments. The author proves that assuming model simplifications should be based on the results of experiments or the study of exploitation.
∗ Politechnika Łódzka, Katedra Konstrukcji Precyzyjnych, ul. B. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź, tel. (42) 6312249, e-mail:
Tribo-08v39n2_p063.pdf (430.12 Kb)

Streszczenie

W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczące zmian struktury warstwy wierzchniej wieloskładnikowych kompozytów na osnowie polioksymetylenu (POM), zachodzące podczas tarcia technicznie suchego tych kompozytów ze stalą. Do wytworzenia badanych kompozytów wykorzystano krajowy polioksymetylen o nazwie handlowej Tarnoform 300. Jako wypełniaczy użyto proszku brązu, proszku PTFE oraz hybrydowego wypełniacza szklanego (mieszanina 50% włókien szklanych ciętych i 50% mikrokulek szklanych). Składy badanych kompozytów zarówno pod względem rodzaju, jak i ilości zastosowanych jednocześnie wypełniaczy ustalono na podstawie własnych opracowań wykorzystujących technikę planowania eksperymentu (plan sympleksowy).
Badania tribologiczne realizowano na tribometrze typu „pin on disk” w warunkach tarcia technicznie suchego przy zmiennych wymuszeniach zewnętrznych procesu tarcia, różniących się wartościami p oraz v, które prowadzono w trzech etapach; I etap: p = 1 MPa, v = 1 m/s; II etap: p = 5 MPa, v = 1 m/s; III etap: p = 1 MPa, v = vmax, przy czym jako vmax przyjmowano maksymalną prędkość ślizgania (indywidualnie dla każdego kompozytu), przy której jeszcze nie zachodziło jego zużycie cieplne. Badania te wykazały bardzo znaczne różnice właściwości ślizgowych i odporności na zużycie poszczególnych kompozytów podczas tarcia technicznie suchego ze stalą. Właściwości tribologiczne badanych kompozytów zależały nie tylko od rodzaju stosowanych wypełniaczy i warunków wymuszeń zewnętrznych procesu tarcia, ale także od zestawienia rodzajów wypełniaczy w kompozycie i ich wzajemnego udziału ilościowego. W artykule przedstawiono opis struktury warstwy wierzchniej poszczególnych kompozytów POM po procesie tarcia poparty dokumentacją w postaci fotografii z badań mikroskopowych oraz wykazano związek między tymi zmianami struktury badanych kompozytów i ich właściwościami tribologicznymi.

Summary

The article presents the research results concerning the structure changes of a surface layer of multicomponent composites with the (POM) polioxymethylene basis, that proceed during dry technical friction of these composites with steel. The domestic polioxymethylene with the trade name Tarnoform 300 was used to produce the tested composites. The bronze powder, PTFE powder and hybrid glass filler (mixture of 50% of cut glass fibre and 50% of glass microballs) were used as fillers. The composition of tested composites concerning the kind and amount of simultaneously used fillers was determined based on self elaboration that use the experiment planning technique (simplex plan). Tribological research was conducted on a tribometer type “pin on disk” in conditions of dry technical friction at changeable external impacts of the friction process, which differ with values of p and v, that were conducted in three stages; stage I: p = 1 MPa, v = 1 m/s; stage II: p = 5 MPa, v = 1 m/s; stage III: p = 1 MPa, v = vmax, where the maximal sliding velocity vmax was assumed individually for each composite, at which thermal wear did not occur. The tests show the significant differences in sliding properties and the wear resistant of particular composites during the dry technical friction with steel. The tribological properties of tested composites depend on not only the kind of used filler and external impact conditions of friction process, but also upon matching of kinds of fillers in composite and their self quantitative fraction. The structure description of the surface layer of particular POM composites after the friction process supported by the documentation in the form of photos from the microscopy as well as the correlation between this changes of structure of tested composites and tribological properties were also presented in the article.
∗ Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Ignacego Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, tel.: (071) 320-27-72.
Tribo-08v39n2_p081.pdf (421.27 Kb)

Summary

This paper presents a new method for measuring the low magnitude friction forces in miniature mechanical systems (MEMS) and bio-joints. It provides a basis for facilitating the control of friction and visco-elastic properties of biomaterials, especially for cartilage tissue. This method is based on experimental of vibrations of a tuning fork actuator with ball indenter and sensor that is directed parallel to the sample surface. A tuning piezoelectric fork device is introduced for exciting the system, when simultaneously it is used as a sensor. Variations of vibration parameters are induced through the energy dissipation of the indenter system that has the same friction force and visco-elastic behaviour as the sample.
The behaviour of the cartilage tissue under the influence of multicyclic friction by steel ball micro-indenter is investigated. The influence of factors of the increase of loading, the time of friction and the process of drying of a tissue was studied.

Streszczenie

Niniejsza praca przedstawia nową metodę pomiaru małych wartości sił tarcia występujących w miniaturowych układach mechanicznych typu (MEMS) oraz w biołożyskach. Metoda ta stanowi podstawę w zakresie ułatwienia sterowania siłami tarcia oraz pomiarem lepkosprężystych właściwości biomateriałów, a szczególnie chrząstki stawowej. Metoda pomiaru bazuje na generatorze kamertonowym z kulistym wgłębnikiem twardościomierza, a także z czujnikiem ukierunkowanym równolegle do próbki badanej powierzchni. Piezoelektryczne widełki stroikowe są wprowadzone do pobudzenia układu, a jednocześnie spełniają rolę czujnika. Parametry drgań wprowadza się poprzez energię dyssypacji systemu wgłębnika twardościomierza, na którym występują takie same siły tarcia oraz własności lepkosprężyste, jak na próbce badanej powierzchni.
W pracy badane są zachowania chrząstki stawowej w warunkach wielocyklicznych sił tarcia na powierzchni stalowej kulki wgłębnika twardościomierza. Przeprowadzono stadium wpływu na pomiary takich czynników, jak wzrost obciążenia oraz czas procesu tarcia. Te dwa czynniki mają decydującą rolę w zmniejszaniu sił tarcia. Pozytywny efekt w unowocześnieniu warstwy wierzchniej jest upatrywany poprzez zużycie mechaniczne przy rekonstrukcji funkcjonujących sił tarcia.
∗ A.V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute National Academy of Science of Belarus.
∗∗ Department of Basic Engineering, Gdynia Maritime University.
Tribo-08v39n2_p091.pdf (240.62 Kb)

Summary

This paper presents a theoretical description of the method of determination of the low magnitude friction forces in miniature mechanical systems (MEMS) and bio-joints using the differential equations of resonant frequency. This method is based on forced vibration of a tuning fork actuator with ball indenter, where the cantilever free end movement will be described by the ordinary differential equation of second order. The Van der Paul method is introduced at time t. Variation of vibration parameters are induced through energy dissipation of indenter system which has the same friction force and visco-elastic behaviour as the sample.
The behaviour of the cartilage tissue under the influence of multi-cyclic friction by steel ball micro-indenter is considered in a theoretical way.
In particular case of resonance, the obtained general solutions tends toward the known relations between friction forces and amplitude.

Streszczenie

Niniejsza praca przedstawia analityczną metodę wyznaczania małych wartości sił tarcia występujących w miniaturowych układach mechanicznych typu (MEMS) oraz w biołożyskach. Metoda ta stanowi podstawę w zakresie możliwości sterowania siłami tarcia oraz pomiarem lepkosprężystych właściwości biomateriałów, a szczególnie chrząstki stawowej. Metoda analityczna bazuje na rozwiązaniu równania różniczkowego dla częstotliwości rezonansu oraz na równaniu ruchu dla wolnego końca wspornika generatora kamertonowego. Ponadto wyznacza się amplitudy drgań metodą Van der Paula.
W wyniku badań uzyskano zależności pomiędzy siłą tarcia w mikro skali a współczynnikami tłumienia przyrządu pomiarowego oraz kontaktu przyrządu z powierzchnią próbki chrząstki. Uzyskano również zależności pomiędzy siłą tarcia a amplitudą drgań przyrządu pomiarowego.
Uzyskane rozwiązania analityczne w przypadkach szczególnych sprowadzają się do znanych rozwiązań literaturowych.
Wyniki rozwiązań analitycznych zostały w pełni potwierdzone z wynikami otrzymanymi na drodze eksperymentu [L. 2].
∗ A.V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute National Academy of Science of Belarus.
∗∗ Department of Basic Engineering, Gdynia Maritime University, Morska Str. 83, 81-225 Gdynia.
Tribo-08v39n2_p099.pdf (250.33 Kb)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań SGP 4 nieeksploatowanych głów korundowych, 3 nieeksploatowanych głów cyrkonowych endoprotez stawu biodrowego oraz 4 nieeksploatowanych głów metalowych sztucznych stawów biodrowych Wellera. Badania geometrii powierzchni wykonano aparatem Rank Taylor Hobson (model Talyskan 150). Skanowaniem objęto powierzchnie o wymiarach od 1,0 mm2 do 4 mm2. Badano parametry St, Sz, Sfd, powierzchnię zajmowaną przez mikrojamki (w %), objętość mikrojamek (w µ m3/mm2), średnią głębokości mikrokanałów w µm oraz średnią długość mikrokanałów w cm/cm2.
Na powierzchniach głów korundowych i cyrkonowych wartości parametru St zamykały się w granicach od 7,27 do 7,91 µm (x = 7,53 – 7,65; µm s = 0,19 – 0,22), Sz od 5,7 do 6,19 µm (x = 5,79 – 5,97; s = 0,18 – 0,21), na powierzchniach głów metalowych St od 1,179 do 1,232 µm (x = 1,199; s = 0,023), Sz od 0,868 – 0,984 µm (x = 0,928; s = 0,05). Powierzchnie głów pokryte były mikrojamkami, które zajmowały od 11,4 – 12% powierzchni. Najwięcej mikrokawern znajdowało się na powierzchni głowy cyrkonowej (450/cm2), trzykrotnie mniej na powierzchni głowy korundowej (150/mm2) i ponad jedenaście razy mniej na powierzchni głowy metalowej (40/cm2). Na powierzchni głowy cyrkonowej mikrojamki miały największą objętość (25100 µm3/cm2), mniejszą objętość na powierzchni głowy korundowej (20800 µm3/cm2) i najmniejszą na powierzchni głowy metalowej (2850 µm3/cm2). Najbardziej rozwiniętą sieć mikrokanałów stwierdzono na powierzchni głowy cyrkonowej (351 cm/cm3), znacznie mniej rozwinięte na powierzchni głowy korundowej (117,0 cm/cm3) i metalowej (99,6 cm/cm3). Najgłębsze mikrokanały występowały na powierzchni głowy cyrkonowej (544 µm), znacznie płytsze na powierzchni korundowej (0,12 µm) i metalowej głowy (0,098 µm).
∗ Uniwersytet Rzeszowski, Wydział Medyczny, Instytut Fizjoterapii, ul. Warszawska 26a, 35-205 Rzeszów.
Tribo-08v39n2_p107.pdf (570.10 Kb)

Streszczenie

W opracowaniu dokonano analizy wpływu udziału materiałowego profilu chropowatości na wytężenie powierzchni w warunkach tarcia suchego. Przedstawiono opracowany program komputerowy pozwalający na wyliczenie, na jakim poziomie nośności materiałowej naprężenia w warstwie wierzchniej nie przekroczą dopuszczalnej wytrzymałości materiału i nie wywołają odkształceń plastycznych.

Summary

An analysis of the effect of the material roughness profile fraction on surface force in dry friction conditions is made in the study. A developed computer program is presented, that enables the calculation of the material load capacity level, on which the stresses in the top layer will not exceed the permissible material strength and will not produce plastic strains.
∗ Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, 42-200 Częstochowa , Al. Armii Krajowej 21, Tel. (034) 325 05 36 lub sekr. (34) 325 05 09, Fax. (34) 325 05 09, e-mail czarneck@ itm.pcz.czest.pl.
Tribo-08v39n2_p117.pdf (415.71 Kb)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych nad wpływem nacisku i prędkości poślizgu oraz smaru na opory tarcia podczas tłoczenia blachy stalowej. Testy wykonano na specjalnie skonstruowanym urządzeniu, działającym według koncepcji przeciągania paska blachy, nazywanym w literaturze skrótem PPB. Badania doświadczalne przeprowadzono metodą planowanego eksperymentu, stosując plan rotalny na pięciu poziomach. W badaniach zmiennymi niezależnymi (wielkościami wejściowymi) był nacisk Hertza pH oraz prędkość poślizgu v. Wielkością wyjściową (kryterialną) – współczynnik tarcia µ. Kierując się zasadą zbliżonej adekwatności do obiektów rzeczywistych, zmienne wejściowe przyjmowały wartości z obszaru: nacisk Hertza pH = 500÷1100 MPa, a prędkość poślizgu v = 2·10-3÷10·10-3 m/s. Do matematycznego opisu zależności pomiędzy wielkościami wejściowymi i wyjściowymi, zmierzonymi podczas eksperymentu zastosowano analizę regresji. Jako funkcję aproksymującą wyniki badań przyjęto wielomian drugiego stopnia ze współdziałaniem pierwszego rzędu. Opracowano funkcję regresji µ = f(p,v) uzależniającą opory tarcia od nacisku i prędkości poślizgu przy smarowaniu smarem plastycznym wapniowym (maszynowy 2) oraz smarem litowym (Litomos EP-25). Przedstawiono graficzną ilustrację otrzymanych funkcji i dokonano ich analizy. Stwierdzono, że dla badanych smarów w całym zakresie badanych wymuszeń wpływ nacisku Hertza pH na wartość współczynnika tarcia µ jest wyraźnie inny od wpływu prędkości poślizgu v.

Summary

The paper presents the results of tribological investigations into the influence of the pressure, the rubbing speed and the grease on the frictional resistance during steel sheet forming. The tests were carried out in a specially designed device operating on the principle of metal sheet strip drawing (MSSD). The experiments were performed according to a rotatable design on five levels. The independent variables (input quantities) were as follows: Hertz pressure pH and rubbing speed v. The output (criteria) quantity was the friction coefficient µ. In order to closely approximate the real objects the input variables assumed values in the following ranges: Hertz pressure pH = 500÷1100 MPa and rubbing speed v = 2·10-3÷10·10-3 m/s. Regression analysis was used to mathematically describe the relation between the input and output quantities measured during the experiment. The experimental results were approximated by a function in the form of a second-degree polynomial with first-order interactions. Regression function µ = f(p,v) interrelating friction resistance with pressure and rubbing speed for lubrication with calcium grease (machine grease 2) and lithium grease (Litomos EP-25), was developed. The obtained functions were presented graphically and analysed. For the greases used it was found that in the whole range of the applied excitations the influence of Hertz pressure pH on friction coefficient µ is markedly different than that of rubbing speed v.
∗ Uniwersytet Ekonomiczny, Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny, Instytut Chemii i Technologii Żywności, 53-345 Wrocław, ul. Komandorska 118/120, e-mail: , tel. 071- 36-80-290.
Tribo-08v39n2_p127.pdf (244.87 Kb)

Wprowadzenie

Współczesne systemy obliczeniowe obliczeniowej dynamiki płynów (ang. Computational Fluid Dynamics – CFD) i szybkie komputery zwiększają możliwości rozwiązywania dotychczas nierozwiązanych problemów hydrodynamicznej teorii smarowania. Z drugiej jednak strony wykorzystywanie systemów CFD do rozwiązywania złożonych zagadnień smarowania hydrodynamicznego nie jest zadaniem prostym. Systemy obliczeniowe były rozwijane do rozwiązywania zróżnicowanych zadań i w przypadku smarowania hydrodynamicznego konieczne jest specjalne podejście, aby uniknąć problemów numerycznych i otrzymywać wiarygodne wyniki. W początkowych etapach badań przeprowadzono badania wpływu gęstości podziału modelu CFD na wyniki, porównywano uzyskiwane wyniki ze znanymi rozwiązaniami analitycznymi itp. [L. 1, 2]. Kolejnym analizowanym zagadnieniem jest wpływ konstrukcji przestrzeni między segmentami łożyska wzdłużnego i zachodzących w nich zjawisk na temperaturę środka smarowego w strefie wlotowej i, co za tym idzie, właściwości łożyska.

Summary

Despite the fact that hydrodynamic theory is over one hundred years old, and numerical simulations have been applied in early 1960’s, there are still a lot of problems which are not solved. Very often their origin lies in the nature of other phenomena accompanying lubricant flow in the film, such as fluid flow in the groove between and around bearing pads or heat transfer in whole bearing system. Nowadays, modern Computational Fluid Dynamics (CFD) codes, both commercial and freeware and very fast computers enhance the possibilities of solving some problems that have been impossible to solve up till now. On the other hand application of CFD codes for solving advanced lubrication problems is not a straightforward task. General-purpose CFD codes have been devised for solving a large variety of problems and in case of specific features of film lubrication special approach is necessary to obtain relevant results and avoid numerical problems. The authors attempt to utilise CFD codes for the calculations of hydrodynamic thrust bearings. In this paper some aspects of CFD applications are discussed. The discussed aspects comprise convergence criteria, mesh size and type of flow.
∗ Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel: (0-58) 347 25 84, sekr.: (0-58) 347 19 37, fax: (0-58) 347 27 42, e-mail: .
Tribo-08v39n2_p137.pdf (384.26 Kb)

Streszczenie

Dokonano oceny wpływu modyfikacji nowolakowej żywicy fenolowo-formaldehydowej za pomocą różnego rodzaju elastomerów na jej właściwości termiczne oraz charakterystykę tribologiczną, szybkość nagrzewania i efektywność odprowadzania ciepła ze strefy tarcia przez kompozyty cierne sporządzone na modyfikowanej osnowie. Stwierdzono, że dodatek kauczuku generalnie nie pogarsza odporności termicznej żywicy. Ma jednak wpływ na morfologię i właściwości kompozytu. Najlepsze charakterystyki eksploatacyjne uzyskano w przypadku żywicy modyfikowanej kauczukiem butadienowo-akrylonitrylowym (NBR) i jego karboksylowanym analogiem (XNBR). W tym przypadku osnowa polimerowa jest materiałem jednofazowym, o podwyższonej odporności termicznej i wytrzymałości mechanicznej w warunkach dynamicznych, generującym najmniej ciepła wewnątrz materiału w trakcie tarcia.
1 Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Politechnika Łódzka, Łódź; .
2 Oddział Elastomerów i Technologii Gumy, Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, Piastów.
3 Wojskowy Instytut Chemii i Radiometrii, Warszawa.
Tribo-08v39n2_p145.pdf (156.00 Kb)

Streszczenie

W opracowaniu przedstawiono analizę możliwości stosowania stabilizowanego oleju roślinnego w układach smarowniczych. Analiza dotyczyła oceny właściwości smarnych oraz stabilności oksydacyjnej oleju roślinnego przed i po przechowywaniu w warunkach otoczenia przez okres 12 miesięcy. Do stabilizowania oleju roślinnego wykorzystano olej otrzymany z bielma ostropestu plamistego, który zawiera ok. 1% składnika czynnego silimaryny działającej jako antyoksydant.
Zbadano właściwości smarne stabilizowanego oleju rzepakowego. Kompozycje olejowe zawierające do 2% oleju z bielma ostropestu wykazują znaczne lepsze właściwości przeciwzużyciowe niż wyjściowy olej. Wskazuje to, że dodatek oleju z ostropestu oprócz działania stabilizująego odporność na utlenianie korzystnie wpływa na właściwości smarne oleju wyjściowego. Na podstawie wyznaczonej odporności na utlenianie oraz właściwości smarnych badanych olejów oceniono wpływ antyoksydantów na stabilizację oleju roślinnego oraz na charakterystyki tarciowo-zużyciowe.

Summary

The analysis of the possibility of applying of stabilised vegetable oil was introduced in the lubricating technique.
The analysis concerned the assessment of the lubricating properties and oxidation stability of vegetable oil and the oils composition before and after storage in the conditions of surroundings by the cycle of 12 months. The oil received from the leucoma Sylibum marianum which contains approx. 1% component in circuit silimaryny acting as antioxidants was used to stabilise of vegetable oil.
The antiwear and antiseisure properties of oils were determined in the sliding steel-steel tribological couple utilising the four-ball machine. Using the differential scanning calorimetry – DSC the oxidation stability of the group of this oil was estimated. Induction time was measured by Rancimat method.
Oil compositions including up to 2% oil of the leucoma Sylibum marianum showed considerable better properties of antiwear than exit oil. This shows that the addition of oil from Sylibum marianum excepts the working stabiliser of the resistance on the oxygenation profitably sails on lubricating properties of exit oil.
∗ Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
∗∗ Instytut Chemii Przemysłowej, ul. Rydygiera 8, 01-793 Warszawa.
Tribo-08v39n2_p153.pdf (177.17 Kb)

Streszczenie

Opracowano metodę badania powłok ceramicznych w warunkach tarcia ślizgowego na próbkach tworzących układ o styku niekonforemnym kula – powierzchnia płaska. Pokryte warstwą ceramiczną kule (∅5 mm) dociskano do próbek płaskich – prostopadłościennych listew (również pokrytych ceramiką), wykonujących ruch postępowo-zwrotny. Jako stanowisko badawcze zastosowano Tribometr Posuwisto-Zwrotny TPZ-1. Przebieg zużywania się powłoki ceramicznej oceniano pod względem jakościowym oraz ilościowym dokonując okresowych oględzin mikroskopowych powierzchni próbki kulistej. Jako ilościową miarę zużycia powłoki próbki kulistej przyjmowano pole powierzchni śladu jej współpracy z próbką płaską.

Summary

A method for tribological testing of ceramic coatings was developed. The method bases on reciprocating sliding tests and post inspection by optical microscopy for qualitative and quantitative determination of the specimen wear. A concentrated contact (ball-on-flat block) system is used. A ceramic coated stainless ball (Ø 5 mm) is sliding under load on a ceramic the coated face of a stainless cuboidal bar, which moves in a rectilinear reciprocating motion. The method is based on the TPZ-1 linear reciprocating sliding tribometer.
Tests were carried out under the following conditions:
– sliding velocity constant, 0,08 ±0,02 m/s,
– reciprocating motion stroke 40 mm,
– oil bath temperature constant, 30 ± 3 °C,
– nominal surface pressure (Hertz theorem) 1,155 GPa.
The course of wear of the ceramic coating deposited on the specimen was evaluated quantitatively by optical microscope photography. The amount of wear was assessed as surface area of wear mark on the spherical specimen. The kinetics of wear was analysed as the wear mark surface area versus time (i.e. sliding distance). Best curve fitting for experimental data was obtained with logarithmic fit or, for some materials, with a polynomial fit. The exact phenomenological model of the wear process remains yet to be assessed.
The measurement of wear intensity on ceramic coatings with the use of the method described above proved very effective. Simple observation by optical microscopy and aided by digital photography provide sufficient data for qualitative and quantitative analysis.
∗ Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel. (0-58) 347-26-93, 698-924-029, fax (0-58) 347-26-93,
Tribo-08v39n2_p167.pdf (261.82 Kb)

Streszczenie

W niniejszej pracy na przykładzie kół zębatych o małym i średnim module przedstawiono synergiczny wpływ obróbki cieplej i ubytkowej na wytrzymałość zmęczeniową. Na przykładowych kołach zębatych przeprowadzono badania na zmęczenie stykowe przy użyciu stanowiska mocy krążącej, jak również badania zmęczeniowe na zginanie. Koła zębate o małym module wykonano ze stli 42CrMo4 i poddano dwu różnym rodzajom obróbki, tj. ulepszaniu cieplnemu z następującym po nim szlifowaniem i azotowaniu próżniowemu NITROVAC®. Koła zębate o średnim module wykonano ze stali 17CrNi6-6 i poddano tradycyjnie stosowanej obróbce nawęglania konwencjonalnego i szlifowania ściernicą elektrokorundowi oraz dwóm innym zabiegom technologicznym, tj. nawęglania próżniowego i szlifowania ściernicą elektrokorundową oraz nawęglania próżniowego i szlifowania ściernicą CBN.

Summary

The investigation on the surface contact and bending strength fatigue with small and medium module gears was conducted for this paper. The small gear wheels were produce from 42CrMo4 steel and submitted to two different kinds of processing i.e. quenching and tempering and the NITROVAC® low pressure nitriding. After the quenching and tempering gears required final grinding procedures. The medium gear wheels were produce from 17CrNi6-6 steel and submitted two different kinds of processing i.e. conventional and vacuum carburizing and final grinding with the use of aluminum oxide and superabrasive CBN grinding wheels.
∗ Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka, 90-924 Łódź, ul. Stefanowskiego 1/15.
Tribo-08v39n2_p179.pdf (603.77 Kb)

Streszczenie

W artykule zostały przedstawione wyniki badań wpływu prędkości obrotowej i obciążenia na wartość momentu tarcia generowanego w węźle aparatu czterokulowego. Współpraca elementów pary ciernej odbywała się w szerokim zakresie obciążeń (500–6000 N) oraz prędkości obrotowych (100–2000 obr./min). Dokonano analizy uzyskanych wyników i podjęto próbę stworzenia trzystanowego klasyfikatora tarcia (stany smarowanie, zacieranie i zespawanie) z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych. W celu uzyskania jak najlepszych wyników modelowania zastosowano różne rodzaje sztucznych sieci neuronowych, a także różne algorytmy uczące.

Summary

Occurrence and synergy of many complicated friction phenomena, which have non-linear character, very often result in the lack of the possibility to forecast courses and the effects of tribological processes. Searching models of tribological quantities like wear, friction coefficient, the moment of friction, and temperature taking into account every process which proceed in friction pairs is one of the most important problem in present tribology. As far as boundary friction is concerned, the situation is even more difficult. We are not able to predict if and when the boundary layer is destroyed (which value of load and how much time is needed). In view of their properties, the artificial neural networks (ANN) could become very useful instruments. They let us to carry out some multidimensional analysis, define the influence of single parameters and what is important – the interaction between these parameters.
Obtained results of the influence of load and rotational speed on the moment of friction and wear of a tribological pair are presented in the paper. Test were carried out at the range of a rotational speed about 100–2000 rpm and a load of about 500–6000 N. During the tests moment of friction, oil temperature and weather conditions were registered. After the tests the wear of the tribological pairs were measured. The analysis of results was elaborated and three-state friction classifier on base of artificial neural networks (ANN) was built. The different training algorithms were applied to obtain the best quality of built models.
All researches showed that artificial neural networks are very useful as prediction models in tribological processes. The analysis proved that RBF networks are the most suitable for classification. The obtained model achieved quite good precision – RBF networks give higher than 90% quantity of correct classifications. Considered networks had a simple structure – only two inputs because teaching data was quite small (for example weather conditions were skipped). It was also proved that implementation of an additional state – „welding” deteriorated the classifiers quantity insensibly.
∗ Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa.
Tribo-08v39n2_p195.pdf (4.02 Mb)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki oznaczeń obciążenia zacierającego w aparacie czterokulowym z wzrastającym obciążeniem (40 N/s). Rysunki przedstawiają obciążenia zacierające dla różnych rodzajów olejów. Na Rys. 2 przedstawiono wyniki dla olejów mineralnych nie zawierających dodatków smarnościowych. Rysunek 3 (roztwory dodatków przeciwzużyciowych w oleju bazowym) oraz Rys. 5 przedstawiający oleje silnikowe wykazują charakterystyczną zależność momentu tarcia od obciążenia: ostry „pik”, tj. szybki wzrost i spadek momentu tarcia po przekroczeniu obciążenia zacierającego. Na Rys. 4 można zauważyć jeszcze inny przebieg zmian: wzrost, a następnie łagodny spadek wartości momentu tarcia po przekroczeniu obciążenia zacierającego zarówno dla roztworu samego dodatku EP, jak też razem z dodatkiem dyspergująco-myjącym oraz dla oleju przekładniowego zawierającego dodatek tego typu. Na Rys. 6 porównano wyniki dla oleju napędowego oraz olejów roślinnych (olej rzepakowy i ester metylowy otrzymany z tego oleju). Przebieg zmian momentu tarcia jest podobny do zależności pokazanej na Rys. 2 dla olejów mineralnych bez dodatków smarnościowych.
Dodatki smarnościowe zwiększają obciążenie zacierające od ok. 580 N (dla oleju bazowego – Rys. 2) do 1100–1450 N dla różnych rodzajów i zawartości dodatku AW (Rys. 3) oraz do 1500 N dla badanego dodatku EP (Rys. 4). Na tym rysunku można też zauważyć zmniejszenie obciążenia zacierającego po wprowadzeniu dodatku dyspergująco-myjącego. Rys. 6 potwierdza, że oleje roślinne (i otrzymywane z nich produkty) mogą zwiększać obciążenie zacierające oleju napędowego.

Summary

Results of the determination of seizing load in four-ball apparatus with rising speed load of 40 N/s were presented in this paper. 2–6 Figures illustrate seizing load for different types of oils. Results for mineral oils (without lubricating additives) are compared in Figure 2. Figure 3 (solutions of antiwear additives in base oil) and Fig. 5 (commercial motor oils) show a characteristic dependency of friction moment and load: sharp „peak” i.t. rapid increase and decrease of friction moment after exceeding seizing load. In the Fig. 4 can be noted another course change: increase and next gentle decrease of friction moment value after exceed the limit of seizing load not only EP solution and for solution of EP and dispersing-washing additives and for gear oil containing the same EP additive, too. Results of diesel oil and vegetable oils (rape and its methyl ester) were compared in the Fig. 6. Changing course of friction moment is similar to the relationship shown in Fig. 2 for mineral oils without AW or EP additives.
Lubricating additives increase seizing load from about 580 N (for base oil – Fig. 2) to 1100–1450 N for various types and contents of AW additives (Fig. 3) and up to 1500 N for test EP additive (Fig. 4) In this figure it can be observed decrease seizing load after the introduction of dispersing-washing additive. Fig. 6 confirms that vegetable oils (and its products) may increase seizing load of diesel oil.
∗ Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. B. Chrobrego 45, 26-600 Radom, e-mail:
Tribo-08v39n2_p207.pdf (243.04 Kb)

WPROWADZENIE

Efektywność pracy narzędzia zależy od własności materiału ostrza, jego konstrukcji oraz procesów fizycznych mających miejsce w strefie kontaktu ostrza z materiałem obrabianym [L. 4]. Dlatego dla określenia obszaru zastosowania narzędzia z dowolnego gatunku stali szybkotnącej i doboru dla niego optymalnych parametrów skrawania, niezbędnym jest poznanie temperaturowo-siłowych warunków jego pracy. Kiedy temperatura w procesie skrawania przekroczy wartość, przy której ostrze narzędzia traci swoją twardość, to następuje natychmiastowe katastrofalne jego zużycie, nawet przy niewielkiej wartości stępienia [L. 3].

Summary

The way of wear or destruction of the tool determines the material selection for a proper tool. This selection is facilitated by the characteristics, which determine relations between the structure and the properties of the tool material, on the one hand, and the tool working conditions and the way of wear, on the other. The permissible cutting speed level is determined primarily by the temperature at the contact surface of the tool and the stock material. There is a relationship between the temperature and wear of the cutting edge surface of the tool caused by a progressive loss of its hardness. When the temperature in the cutting process exceeds the value at which the cutting edge of the tool loses its hardness, then dynamic recrystallization causes its immediate catastrophic wear, even at a small value of dullness. The nature of temperature distribution qualifies the place of the wear of the cutting edge. At a small cut layer thickness the maximum temperature occurs near the cutting edge which is the reason of wear of the cutting edge on the flank. Together with the raising thickness of the cut layer, the highest temperature moves away from the cutting edge and its centre lies in the place of contact of the chip and the rake surface. For such cutting conditions, wear in the form of a groove on the rake surface is characteristic. For the same tool material and stock material the thickness of the cut layer has an influence on the temperature distribution, and the cutting speed has an influence – on the value of the temperature.
It is known that the growth of cut layer thickness is followed by high increase of build-up and, simultaneously, the range of cutting speeds restricts, where it occurs. Figure 2 shows the cutting forces, the length of contact line bu and chip upset coefficient, for the edges made of SW3S2, which are less than for those made of SW7M.
A decrease of the parameters becomes more intensive at the higher cutting speeds, out of the range of build-up creating, vc>60 m/min for both kind of steel.
The mean friction coefficient on the friction surface is the basic factor influencing on build-up creating. As it is shown in Fig. 3, the build-ups, occurring in the conditions, are different from one another.
On the edge of cuter, made of SW7M, a massive and high buildup occurs which enlarges the tool rake. A build-up with the shape prevents the tool flank against direct contact with the cutting surface and facilitates the chip rising process. The height of the buildup, on the cutting edge made of SW3S2, is smaller so it can be supposed that its influence on decrease of friction on the tool flank is inconsiderable which prevents the cutter against the heat created in the area of rising chip. Consequently the maximum temperature in the cutter rises in the vicinity of the side cutting edge under the base of the build-up.
It was shown experimentally that for the thick cut layers the build-up mainly determines the position of the point of the highest temperature on the cutting edge.
∗ Politechnika Rzeszowska, Katedra Technologii Maszyn i Organizacji Produkcji, ul. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, tel. (017)8651725, e-mail:jktmiop@prz.rzeszow.pl
Tribo-08v39n2_p215.pdf (203.63 Kb)

Dalej: Uzupełnienie od: Marek Kalbarczyk at.al. do Paweł Krasowski ...