TRIBOLOGIA TEORIA I PRAKTYKA vXXXIX Nr 2, 2009 (224)

Streszczenie

Obiekt badań stanowiły prototypowe okładziny hamulcowe ze zmodyfikowanym spoiwem polimerowym. Idea modyfikacji polegała na uelastycznieniu żywicy fenolowo-formaldehydowej za pomocą dodatku 5–30% wag. elastomerów, wprowadzanych do niej na drodze tribochemicznej. Kompozyty żywiczne zawierały kauczuk butadienowo-akrylo-nitrylowy (konwencjonalny bądź uwodorniony), akrylowy, chloroprenowy, silikonowy lub polisilseskwioksany (POSS) z funkcjonalnymi grupami metylowymi bądź fenylowymi.
Badania stanowiskowe mechanizmu hamulcowego kół przednich samochodu FIAT „Seicento”, wyposażonego w klocki z nowym spoiwem polimerowym, przeprowadzono na stanowisku bezwładnościowym w Laboratorium Badań Hamulców PIMOT, wykonując próby skuteczności hamowania „na zimno” oraz badania czułości na prędkość według p. 3 Regulaminu EKG ONZ nr 90. Uzyskane wyniki porównano do oryginalnych zespołów okładziny hamulcowej Ferit I/D 458 FG oraz Fers-TC. Dodatkowo oznaczono właściwości cierne okładzin (tzw. próba Kraussa), według p. 8 Regulaminu EKG ONZ nr 90.

Summary

Prototype friction brakes with lining made of modified resin bonding were the subject of the studies. The idea of polymer modification in a tribochemical way, leading to a decrease of its toughness, resulted in grafting of 5-30 wt. % of elastomer. Resin composites: The following elastomers were tried as modifiers: butadiene-acrylonitrile rubber (conventional Or hydrogenated), acrylic rubber, chloroprene rubber, silicone rubber or polysilsesquioxanes (POSS) with methyl or phenyl functional groups.
Bench tests on front axle braking system of FIAT „Seicento” having brake blocks containing new polymer bonding, were run on an inert mass stand at Braking System Laboratory of Automotive Industry Institute (PIMOT). Efficiency of braking under „cold conditions” as well as its speed sensitivity, according to p. 3 of the Regulation EKG ONZ no. 90 were tested. The results obtained were compared to commercial brake blocks: Ferit I/D 458 FG and Fers-TC, used as references. Tribological properties of the blocks were tested using the Krauss test, according to p. 8 of the Regulation EKG ONZ no. 90 were additionally determined.
1) Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Politechnika Łódzka.
2) Oddział Zamiejscowy Elastomerów i Technologii Gumy, Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu.
3) Laboratorium Hamulców, Przemysłowy Instytut Motoryzacji.
4) PPHU „Tomex-C”, Budzyń.
Tribo-09v40n2_p011.pdf (217.06 Kb)

Streszczenie

Zbadano wpływ dodatku nanorurek węglowych na właściwości tribologiczne kompozytów elastomerowych. Zostały one sporządzone z kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (NBR), napełnionego wielościennymi nanorurkami węglowymi (MWCNT) w ilości 1–5 cz. wag./100 cz. wag. NBR i usieciowane siarkowym zespołem sieciującym. Nanorurki węglowe poddawano dodatkowej modyfikacji w plazmie niskotemperaturowej z metanu. Strukturę MWCNT obserwowano z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), natomiast mikromorfologię kompozytów badano za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM). Charakterystyki tribologiczne oraz zużycie materiałów oznaczano, używając tribometru o skojarzeniu ciernym typu rolka–klocek.

Summary

The influence of carbon nanotubes addition on tribological properties of elastomer composites was studied. Butadiene-acrylonitrile rubber (NBR) composites containing 1-5 phr of multiwall carbon nanotubes (MWCNT) and cured with a sulphur system were the object of investigations. Carbon nanotubes were additionally subjected to low-temperature methane plasma treatment. MWCNT structure was observed with scanning electron microscopy (SEM), whereas atomic force microscopy (AFM) was applied for the analysis of composite micro-morphology. Tribological characteristics and abrasion of materials were determined with a roll-on-block tribometer.
1) Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Politechnika Łódzka.
2) Oddział Zamiejscowy Elastomerów i Technologii Gumy, Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu.
Tribo-09v40n2_p021.pdf (267.91 Kb)

Streszczenie

Materiały ceramiczne od kilkunastu lat znajdują coraz większe zastosowanie w technice. Wynika to z charakterystycznych właściwości materiałów ceramicznych, takich jak: duża twardość, odporność na korozję, możliwość stosowania w środowiskach agresywnie chemicznych, a także z uwagi na mniejszy ciężar właściwy w porównaniu z materiałami stalowymi. Przykładem zastosowań tej grupy materiałowej mogą być: powłoki ceramiczne nakładane na powierzchnie cylindrów silników samochodowych, elementy pomp drukarskich, elementy zaworów kulowych itp. Materiały ceramiczne znajdują także zastosowanie w inżynierii łożysko-wania, czego dowodem są między innymi hybrydowe łożyska toczne.
Jednak zastosowanie materiałów ceramicznych wiąże się z wieloma ograniczeniami. Podstawową ich wadą jest mała odporność na kruche pękanie, która wiąże się z ich strukturą chemiczną i właściwościami mechanicznymi. Drogą do szerokiego zastosowania tego typu materiałów jest znajomość mechanizmów propagacji pęknięć i momentu ich inicjacji w określonych warunkach pracy.
W niniejszym artykule przedstawiona została krótka analiza literaturowa dotycząca mechanizmów propagacji pęknięć w materiałach ceramicznych oraz wyniki dotychczasowych badań doświadczalnych wybranych materiałów ceramicznych z uwzględnieniem wpływu pęknięć powierzchniowych na trwałość ceramicznych skojarzeń tocznych.

Summary

Some ceramic materials have been found to have the optimum combination of properties that are suitable for rolling element bearing applications (high speeds, high loads, different environments). Cracks, structure defects and manufacturing faults are the main problem connected with fatigue life. These defects decrease the rolling contact fatigue considerably. An experimental study of ring cracks propagation and structure defects propagation of zirconia and silicon nitride was also described in the paper. The rolling contact tests were performed on pre-cracked zirconia and silicon nitride upper balls using a modified (rolling lower balls) four-ball machine in specified lubricant. Ball surfaces and failures were examined using scanning electron microscopy. The paper contains the following:
⇒ The variation of test time for both ceramic materials balls with ring cracks defects was presented.
∗ The mechanism of ring crack propagation in zirconia and silicon nitride was described.
∗ The influence of pores on fatigue life of zirconia was described.
∗ Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, tel.: (58) 3471937, tel. kom.: 600325690, e-mail:
Tribo-09v40n2_p029.pdf (295.84 Kb)

Streszczenie

Niniejsza praca dotyczy roli mikrostruktury oraz charakterystyk materiałowych we własnościach tribologicznych stopowych stali nadeutektoidalnych 80CrMoV4-3 i 90CrV6. Badaniami objęto stale, których zastosowanie, ze względu na warunki pracy, wymaga określenia ich własności tribologicznych. Stale te różniły się wielkością ziarna (4 i 10 wg ASTM),
ilością wydzieleń węglików drugorzędowych oraz nieznacznie twardością (288 i 305 HBW). W pracy określono rolę morfologii wydzieleń węglikowych w mechanizmie zużywania się takich stali, zarówno w styku ze stalami konstrukcyjnymi, jak i stalą łożyskową. Określono średni współczynnik tarcia i jego kinetykę zmian oraz stopień zużycia tych stali w zależności od zastosowanej przeciwpróbki.
Rozdrobnienie ziarna i wzrost udziału węglików drugorzędowych sprzyja wzrostowi współczynnika tarcia, przyspiesza stabilizację warunków tribologicznych, powoduje intensywniejsze zużywanie się takiej stali w przypadku styku z podstawowymi stalami konstrukcyjnymi charakteryzującymi się wyraźną pasmowością, natomiast w niewielkim stopniu powoduje zmniejszenie zużycia w przypadku styku ze stalą łożyskową.
Badania tribologiczne zostały wykonane na testerze T-05, przy obciążeniu 100 N przy temperaturze pokojowej. Jako przeciwpróbki zastosowano stal łożyskową 100Cr6 oraz stale konstrukcyjne: S355J0, S235JR i LRAH36. Badania wykonano dla czasu 2000 sekund. Podczas trwania testu tribologicznego z przeciwpróbki usuwane były produkty tarcia.

Summary

Influences of the microstructure and material characteristics on tribological properties of hypereutectoid 80CrMoV4-3 and 90CrV6 alloy steels are considered in this paper. Investigations concerned steels, the application of which, due to working conditions, requires the determination of their tribological properties. These steels differed by grain size (4 and 10 according to ASTM) and by an amount of secondary carbide precipitates, and slightly by hardness (288 and 305 HBW). The role of morphology of carbide precipitates in the mechanism of the wear of the tested steels in contact, both with structural steels and with bearing steel, is determined in the present paper. The average friction coefficient and kinetics of its changes as well as the wear degree in dependence of the applied counter sample are estimated.
Grain refinement and an increase of the fraction of secondary carbides favour the friction coefficient increase and accelerate the stabilisation of tribological conditions. This also causes a more intensive wear of such steel in the case of being in contact with basic structural steels characterised by a distinct banding, while it causes a slight decrease of wear in the case of being in contact with bearing steel.
Tribological tests were performed using T-05 tester, at a load of 100 N, and at room temperature. 100Cr6 bearing steel and S355J0, S235JR, and LRAH36 constructional steels were used as counter samples. Tests were performed for the time of 2000 seconds. Products of friction were removed from the counter sample during the tribological tests.
∗ Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. (12) 617-26-19, fax (12) 617-31-90, e-mail: , .
Tribo-09v40n2_p039.pdf (666.46 Kb)

Streszczenie

Przedstawiono badania wpływu rodzaju napełniacza w smarze plastycznym na efektywność smarowania stalowych węzłów ślizgowych pracujących w obszarze tarcia mieszanego. Analizie poddano kompozycje smarowe otrzymane przez napełnienie smaru litowego 1S proszkiem (w ilości 6% wagowo) wybranego przedstawiciela z każdego rodzaju smarów stałych. W szczególności napełniaczem był: dwusiarczek molibdenu i grafit – z grupy związków o strukturze warstwowej, trójtlenek antymonu – z grupy związków metali o niskiej twardości, miedz i ołów – z grupy miękkich metali oraz PTFE i POM reprezentujący organiczne ciała stałe. Własności smarne przyjętych kompozycji oceniano na podstawie eksperymentu tribologicznego przeprowadzonego na aparacie czterokulowym zgodnie z wytycznymi normy PN-76/M04147. Efektywność smarowania oceniano według czterech wielkości kryterialnych, tj. zużycia kulek d, obciążenia zespawania Fz,, granicznego obciążenia zużycia Goz oraz wskaźnika zużycia Ih. Wyniki eksperymentu zostały opracowane statystycznie przy poziomie ufności 95%, stosując test t-Studenta. Opracowane wartości wskaźnika zużycia Ih, granicznego obciążenia zużycia Goz oraz charakterystyki zużycia od obciążenia nadanego i obciążenia zespawania Fz przedstawiono graficznie na Rys. 1, 2 i 3. Stwierdzono, że dokonanie uogólnienia odnośnie do wpływu napełniaczy z tej samej grupy smarów stałych na poprawę efektywności smarowania kompozycji z ich udziałem nie jest możliwe, gdyż nie występuje jednoznaczna korelacja pomiędzy przynależnością napełniacza do określonej grupy smarów stałych, a wywołaną poprawą efektywności.

Summary

In the paper, investigations of the influence of the type of filler in grease on lubrication efficiency in steel sliding nodes working in mixed lubrication conditions are presented. The analysed fillers (presenting each solid oil) contents 6 weight percent of 1S automobile grease. In particular disulfide of molybdenum, graphite, trioxide of antymony, cooper, lead, PTFE and POM as the filler were used. The tribological testing was carried out in agreement with the prescriptions of the Polish standard PN-76/C-04147 using a four-ball apparatus. The efficiency of the tested compositions was evaluated using four criteria: ball wear d, limiting wear load G, and seizure load Fz, wear index Ih. The results were statistically handled at a confidence level of 95% using Student’s t-test. Obtained values of wear index Ih, limiting wear load G and characteristics ball wear in function of applied load and seizure load Fz on graph 1, 2 and 3 are presented. It was found that generalisation in relation to the influence of fillers (this same sort of solid oils) on improvement of lubrication efficiency of the tested compositions is impossible. Unequivocal correlation between the connection of the filler with defined sort of solid oils and produced improvement of efficiency does not occur.
∗ Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.
Tribo-09v40n2_p053.pdf (105.81 Kb)

Streszczenie

Rozwój technologii wytwarzania zarówno warstw, jak i litych materiałów o strukturze nanokrystalicznej spowodował uzyskanie nowych materiałów, o szerokich możliwościach aplikacyjnych. Zastosowanie niekonwencjonalnych metod wytwarzania nanomateriałów pozwala uzyskać materiały o składzie fazowym nieosiągalnym metodami tradycyjnymi. Okazuje się, że zmniejszając wymiary ziaren znanych materiałów, można uzyskać materiał o lepszych właściwościach fizykochemicznych, mechanicznych itp.
W Instytucie Obróbki Plastycznej przeprowadzono badania warstw wierzchnich stosowanych dla wybranych części konstrukcyjnych pracujących w trudnych warunkach eksploatacyjnych. W referacie omówione zostały metody wytwarzania mikro- i nanocząstek proszków dwusiarczków oraz technologia nakładania warstw wierzchnich z nanofazowych materiałów proszkowych. Podane są wybrane wyniki badań tribologicznych omawianych części konstrukcyjnych.

Summary

Nanocrystaline layered and bulk materials manufacturing technol- ogy development allows to obtain new materials, interesting from the side of application abilities. Using of non-conventional methods allows obtaining materials with structure and properties unable to be obtained by traditional methods. Reducing grain size of well-known materials allows achieving the superior physicochemical and mechanical properties.
This paper contains the results of surface layers examination for certain structural parts working in harsh conditions. Manufacturing of dichalcogenide micro and nanoparticles, and the technology of the nanoparticle surface layer modification are described. The results of tribological investigations of structural components are shown as well.
∗ Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, tel.: 0-616570555 wew. 204, e-mail:
Tribo-09v40n2_p063.pdf (226.66 Kb)

Streszczenie

W pracy o charakterze dyskusyjnym zaproponowano wprowadzenie dwóch pojęć związanych z tribologią i technologią, tzn.:
∗ tribotechnologia – oznaczająca operacje technologiczne w budowie maszyn wykorzystujące do realizacji swojej funkcji procesy tribologiczne (tarcie toczne, ślizgowe, mieszane, z udarem i spoczynkowe) wraz z odpowiednim ich różnicowaniem,
∗ technotribologia – obejmująca różnorodne operacje technologiczne stosowane do konstytuowania powierzchni systemów tribologicznych. Operacje te można podzielić na: zmniejszające współczynnik tarcia, zwiększające współczynnik tarcia lub zwiększające odporność na zużycie obrabianych powierzchni systemu tribologicznego.
Zaproponowano również uściślenie zakresu pojęcia tribotechnika, do którego zaliczono: tribochemię, technotribologię, projektowanie ukierunkowane na potrzeby tribologiczne (DFT) oraz planowanie i projektowanie eksperymentów tribologicznych (DoET).

Summary

In the work, which has a disputable character, introducing two definitions concerning tribology and technology is proposed.
− Tribotechnology – means technological operations in machine building, which use tribological processes for their functions’ realisations (rolling friction, sliding friction, mixed friction, with stroke, rested),
− Technotribology – includes different technological operations, which are used in creating tribological systems surfaces. These operations can be divided into the operation which decrease the friction factor, the operation which increase friction factor or wear resistance of the tribological systems machining surfaces. The range of tribotechniques is also proposed and concerns tribotechnology, technotribology, designing oriented in tribological needs (DFT), and tribological experiments planning and designing (DoET).
∗ Politechnika Rzeszowska, WBMiL, KTMiOP, 35-959 Rzeszów, ul. W. Pola 2, tel. 017-8651390 fax 017-8651184.
Tribo-09v40n2_p071.pdf (94.55 Kb)

Streszczenie

Autor przedstawia metodę i wyniki badań dotyczących wartości pomiaru zużycia elementu pary kinematycznej jako kryterium oceny wpływu środka smarowego w systemie tribologicznym.

Summary

The author presents the method and the results of investigations concerning wear measurement value of a kinematic couple as the criterion of the evaluation of lubricant influence on a tribological system.
∗ Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, Wydział Mechaniczny, Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 45, 26-600 Radom.
Tribo-09v40n2_p081.pdf (130.22 Kb)

Streszczenie

Obecnie panujące proekologiczne trendy wymuszają eliminację lub znaczne ograniczenie zawartości toksycznych dodatków smarnościowych w olejach przekładniowych, przy jednoczesnym zachowaniu parametrów pracy przekładni zębatej. Konieczne są zatem zmiany technologiczne wykonania przekładni. Jednym z rozwiązań może być naniesienie na powierzchnię roboczą kół zębatych cienkiej, twardej powłoki przeciwzużyciowej.
Celem pracy było zbadanie wpływu konfiguracji materiałowej smarowanego wysokoobciążonego węzła tarcia z elementami pokrytymi cienkimi powłokami przeciwzużyciowymi na odporność na zacieranie. Badaniom poddano konfiguracje materiałów tworzących strefę tarcia: powłoka/powłoka, powłoka/stal, stal/powłoka i dla odniesienia stal/stal.
Badania wykonano dla niskotarciowej powłoki WC/C (a-C:H:W) otrzymanej metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD. Testy przeprowadzono z wykorzystaniem aparatu czterokulowego, stosując metodę badania zacierania w warunkach ciągłego narastania obciążenia. Węzeł tarcia smarowano polialfaolefinowym olejem syntetycznym (PAO-8) bez dodatków uszlachetniających.
W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że najwyższą odporność na zacieranie uzyskuje się, kojarząc element z powłoką z elementem bez powłoki, znacznie lepszą niż pokrywając oba współpracujące elementy. Odporność na zacieranie zależy od konfiguracji materiałowej. Dla konfiguracji powłoka/stal (element o większej powierzchni tarcia pokryty powłoką skojarzony z elementem o mniejszej powierzchni tarcia bez powłoki) uzyskano kilkukrotnie większą odporność na zacieranie niż dla skojarzenia stal/powłoka.
Warunkiem koniecznym przeciwdziałania zacieraniu wysokoobciążonych smarowanych skojarzeń ciernych jest eliminacja powinowactwa materiałowego współpracujących elementów. Przy czym z przeprowadzonych badań wynika, że skuteczniejszym zabiegiem jest pokrycie powłoką niskotarciową elementu o większej powierzchni tarcia, czyli mniej narażonego na zużycie. Uzyskano znacznie korzystniejszy efekt niż w przypadku pokrycia elementu o mniejszej powierzchni tarcia, bardziej narażonego na zużycie, czy pokrywając wszystkie współpracujące elementy.

Summary

The aim of the work was to investigate the effect of material combinations on scuffing resistance in heavy-loaded tribosystem with low-friction coated parts.
The low-friction a-C:H:W coating was deposited using the PVD process by reactive sputtering on steel (100Cr6) balls. The tests were performed employing a four-ball tribosystem. As a lubricant, a polyalpha-olefin base oil was used (without lubricating additives). Various material combinations were tested: steel/steel, steel/coating, coating/coating and coating/steel.
The results indicate that the scuffing resistance depends on upper ball/lower balls material combinations. For coating/steel tribosystem (upper ball coated rubbing with steel uncoated lower balls) the scuffing resistance was significantly higher than for steel/coating tribosystem (uncoated upper ball rubbing with coated lower balls).
The models of scuffing propagation for various material combinations, steel/steel, steel/coating, coating/coating, and coating/steel were proposed.
The obtained results indicate that the most effective method for protecting tribosystem against scuffing is to coat the part less subjected to wear, then more subjected to wear or to coat all parts.
∗ Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-09v40n2_p093.pdf (316.83 Kb)

Streszczenie

W referacie przedstawiono zasady kształtowania struktury geometrycznej powierzchni elementów endoprotez (głów) wykonanych z mono- i polikrystalicznych materiałów ceramicznych. Przytoczono wymagania odnoszące się do biomateriałów, elementów endoprotezy stawu biodrowego oraz przeprowadzania badań struktury geometrycznej ich powierzchni (błąd kształtu i chropowatość). Uzyskane wyniki pomiarów błędów kształtu (odchyłki okrągłości) oraz chropowatości poddano analizie, na podstawie której wysunięto wnioski dotyczące kształtowania głów endoprotez stawu biodrowego.

Summary

The paper presents the rules of forming the surface geometrical structure for endoprosthesis elements (femoral head) made of mono and polycrystalline ceramic materials. The requirements for biomaterials and elements of hip joint endoprosthesis were described. The surface geometrical structure research (shape deviations and roughness) was discussed. The results of shape deviations (departure from roundness) and surface roughness measurements were analysed. On the basis of the analysis, conclusions on the manufacturing process of the head of hip joint endoprosthesis were drawn.
∗ Politechnika Krakowska, Katedra Inżynierii Procesów Produkcyjnych,
Tribo-09v40n2_p107.pdf (311.89 Kb)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań szybkości zużywania niskotarciowych powłok przeciwzużyciowych metodą ball-cratering.
Badaniom poddano próbki wykonane ze stali WCLV, na które osadzono powłokę typową TiN i powłoki złożone WC/C oraz MoS2/Ti. Przeciwpróbkę stanowiła kula ze stali ŁH15 o średnicy 1 cala.
Ślady wytarcia w kształcie kraterów obserwowano z użyciem optycznego mikroskopu pomiarowego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego SEM. Po przeprowadzonej analizie powierzchni zaobserwowano występowanie zużycia na skutek przetaczania ziaren ścierniwa przez strefę styku (znanego w literaturze pod nazwą three-body rolling wear) i zużycia w wyniku ścierania (two-body grooving wear).
Wykonano analizę składu powierzchni powstałych śladów z użyciem mikroanalizatora rentgenowskiego EDS.
Obliczenia współczynnika intensywności zużycia powłoki Kc i podłoża Ks wykonano w oparciu o normę PN-EN 1071-6:2008.

Summary

In this paper, a micro-scale abrasive wear tests was used to calculate of the abrasive wear rate Kc for the coatings TiN, WC/C and MoS2/Ti.
SiC particles, with a mean size diameter of 4 µm, were mixed with distilled water (concentration of 20% v/v).
The experimental results indicated the following:
– This method is very important from the technological point of view because of low values of standard deviation obtained for the diameters of the craters in the substrate and coatings.
– It is possible to measure the abrasive wear rate for the substrate Ks and the abrasive wear rate for the coating Kc for different types coatings using this method.
– It is possible to compare the wear coefficient of coating Kc for all analysed coatings using ball-cratering method (same wear test parameters).
∗ Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, 26-600 Radom, ul. K. Pułaskiego 6/10.
Tribo-09v40n2_p127.pdf (417.09 Kb)

Streszczenie

W pracy zbadano za pomocą spektrofotometru ATR-FTIR zjawisko pseudoplastyczności i tiksotropii smarów plastycznych zagęszczanych 12-hydroksystearynianem litu na bazie oleju mineralnego. Autor dokonał jakościowej oceny oddziaływań fizykochemicznych występujących między flokułami mydła litowego, a także zaproponował schemat kierunkowania się asocjatów 12-hydroksystearynianu litu podczas ścinania smaru oraz ich agregacji i flokulacji w fazie relaksacji smaru.

Summary

The paper deals with experimental studies on pseudoplastic and thixotropic properties of lubricating greases with ATR-FTIR spectroscopy. The research was done on lithium greases thickened by lithium 12-hydroxystearate with mineral base oil. The molecular bonds between dispersed particles of lithium soap during the shearing process and the relaxation of grease were identified.
∗ Politechnika Wrocławska; Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Ignacego Łukasiewicza 7/9, 50-370 Wrocław; tel. 0 71 320 31 12; 0 662 264 145, e-mail:
Tribo-09v40n2_p139.pdf (352.02 Kb)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badania wpływu dodatków AW/EP na charakterystyki tribologiczne smarów plastycznych. Zbadano wpływ zróżnicowanej koncentracji pierwiastków aktywnych w dodatkach na trwałość warstw wierzchnich utworzonych w warunkach stałych i zmiennych obciążeń węzła tarcia. Oceniono również wpływ wymuszeń mechanicznych na dynamikę zmian właściwości tribologicznych zmodyfikowanych smarów plastycznych. Badania zrealizowano z użyciem modelowego, czterokulowego węzła tarcia.
Z zastosowaniem techniki skaningowej mikroskopii elektronowej sprzężonej z mikroanalizą rentgenowską (SEM/EDS) dokonano analizy składu warstwy wierzchniej śladu tarcia. Z przeprowadzonych badań wynika, że skuteczność tribologiczna smarów jest w głównej mierze uwarunkowana zawartością pierwiastków aktywnych w dodatku modyfikującym, a w mniejszym stopniu jego koncentracją.
Stwierdzono wzrost trwałości warstw smarowych utworzonych z udziałem smarów poddanych działaniu wymuszeń mechanicznych.

Summary

The paper presents the results of investigation of AW/EP additive influence on the tribological characteristics greases.
The influences of different quantities of active element on the durability surface layer were tested.
The tribological tests were performed in the stable and increasing load of a four-ball tribosystem.
The influences of the mechanical force on the change of tribological properties of modified greases were investigated.
The analysis of wear scar surface was performed using SEM and EDS techniques.
It was stated that the tribological properties of greases depend more on the quantity and kind of active elements in the additive than on the additive concentration. The increase persists of surface layers under the mechanical force.
∗ Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, 26-600 Radom, ul. Pułaskiego 6/10.
Tribo-09v40n2_p151.pdf (110.46 Kb)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych kompozytów metalopolimerowych w skojarzeniu z brązem bez smarowania zewnętrznego. Testom tarciowo-zużyciowym poddano kompozyty z udziałem smarów stałych o budowie warstwowej oraz polimeru termoplastycznego – tarflenu. Charakterystyki tribologiczne kompozytów wyznaczano na
maszynie tribologicznej T-05 typu rolka–klocek w warunkach zmiennych nacisków i różnych prędkości poślizgu. Z przeprowadzonych badań tribologicznych wynika, że istotnie gorsze rezultaty uzyskano dla kompozytu metalopolimerowego zawierającego polimer termoplastyczny – tarflen.
Najkorzystniejsze charakterystyki tribologiczne w warunkach tarcia technicznie suchego otrzymano dla kompozytu metalopolimerowego zawierającego pakiet dodatków o spójności anizotropowej. Kompozyt ten w skojarzeniu z brązem charakteryzuje się niewielkim współczynnikiem tarcia i wysoką odpornością na zużywanie, w warunkach tarcia technicznie suchego, przy małych prędkościach poślizgu i wysokich naciskach jednostkowych.

Summary

In the paper, the results of tribological tests of metal-polymer composites and bronze pair without external lubrication were presented.
The friction and wear tests were performed using the composites with solid lubricant additives (with lamellar structure) and with thermoplastic polymer – tarflen. The tribological characteristics of the composites were measured using T-05 black-on-ring tester under various loads and sliding velocities. The performed results show that the significantly worse characteristics were obtained for metal-polymer composite containing thermoplastic polymer – tarflen. The best characteristics were obtained for metal-polymer composite containing the package of additives with anisotropic coherence. The friction pair consisting of this composite and bronze shows a low friction coefficient and high resistance to wear in dry friction conditions, under low sliding velocities, and high pressures.
∗ Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-09v40n2_p161.pdf (185.15 Kb)

Streszczenie

W pracy przedstawione zostały wyniki pomiarów mikrotwardości z wgłębnikiem Vickersa. Badania przeprowadzono na układzie warstwa DLC – podłoże krzemowe. Jednocześnie z pomiarem mikrotwardości realizowany był zapis generowanych sygnałów emisji akustycznej. Wyniki mikrotwardości w postaci wykresów sił obciążania-odciążania oraz charakterystyki czasowe sygnałów EA były porównywane ze zdjęciami SEM odcisków wgłębnika. W pomiarach zaobserwowano efekt „pop-in”, który korelował z występowaniem impulsów EA. Zwiększenie nacisków obciążenia skutkowało zwiększeniem uszkodzenia i odzwierciedlało się większą liczbą impulsów EA. Cienka warstwa DLC zwiększyła odporność na uszkodzenia.

Summary

This paper presents the results of the measurements of microindentation using Vickers’ indenter. The research was carried out with the following system: the DLC (Diamond Like Carbon) layer deposited on silicon substrate. At the same time, the measurements of micro-indentation acoustic emission signals were recorded. The results of microindentation forces in the form of load-displacement curves and registered AE-time characteristics of the AE signals were compared with the SEM images of indentation. During the measurements, "pop-in" effects were observed as discontinuities of the loading curve, which correlate with AE impulses. A rise of the maximal load resulted in the increase of damage and caused multiplication of AE pulses. Due to the fact the DLC layer was thin, most AE pulses were generated during the damaging of Si substrate. The thin layer of DLC increased mechanical resistance to damage.
∗ Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, 01-919Warszawa, ul. Wólczyńska 133; tel. 022 835-3041, wew. 122; mail:
Tribo-09v40n2_p173.pdf (328.01 Kb)

Summary

W pracy przedstawiono mechanizm zużywania skojarzenia żeliwo–kompozyt. Żeliwo jest stosowane na pierścienie tłokowe silników spalinowych, a kompozyt na tuleje cylindrowe silników małej mocy. Osnową kompozytu jest stop EN-AW-6062, a fazą zbrojącą są cząstki tlenku glinu. Do wyjaśnienia mechanizmu zbudowano model skojarzenia, wykorzystując metodę elementów skończonych. W modelu uwzględniono zmianę wytrzymałości na styku materiałów osnowy i cząstek fazy zbrojącej. Symulacja z wykorzystaniem zbudowanego modelu pozwoliła wyznaczyć rozkład naprężeń i odkształceń w żeliwie i kompozycie w pobliżu cząstki zbrojącej. Z otrzymanego rozkładu wynika, że w żeliwie w pobliżu cząstek fazy zbrojącej panują naprężenia przekraczające granicę plastyczności żeliwa, co prowadzi do przyspieszonego zużywania żeliwa na etapie docierania skojarzenia. Siły tarcia generują moment, który obraca cząstki słabo związane z osnową. Cząstki usunięte z osnowy powodują zużywanie przez bruzdowanie zarówno żeliwa, jak i materiału osnowy.

Summary

The wear mechanism of cast iron-composite material pairing was presented in this paper. Cast iron has been used for piston rings production and composite material for cylinder liners. The matrix of the composite is 6062 alloy and as the reinforcing chase aluminium oxide particles has been used. For an explanation of the wear mechanism the, Finite Elements Method has been used. Three cases have been analysed: first, without movement (µ = 0) and without the transient layer, second, with movement (µ = 0,2) and without the transient layer, third, with movement (µ = 0,2) and with the transient layer. Simulation with the use of a build model allowed us to achieve the distribution of stresses and strains. From the calculated distribution of stresses, it results that the stresses in cast iron near of reinforcing phase particles are higher then the yield strength of cast iron. This lead to accelerated wear of cast iron during the wear-in phase of the rubbing pair. The friction forces generate moment, which rotates the reinforcing particles with weak adherence to the matrix material. Particles are removed from the matrix cause wear of cast iron and matrix material.
∗ Politechnika Śląska, Katedra Eksploatacji Pojazdów Samochodowych, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, tel. 032 603 41 87, 032 603 41 58 e-mail: ; .
Tribo-09v40n2_p183.pdf (273.13 Kb)

Streszczenie

W pracy badano właściwości powłok nanoszonych elektroiskrowo. Ocenę właściwości powłok przeprowadzono na podstawie obserwacji mikrostruktury, badań odporności korozyjnej oraz pomiarów siły tarcia. Badania przeprowadzono wykorzystując stellit jako materiał powłokowy (anodę) nakładane elektroiskrowo na próbki ze stali C45 (katody). Do naniesienia powłok zastosowano urządzenia EIL-8A. Powłoki tego typu mogą spełniać funkcje odporności na zużycie oraz odporności na korozję.

Summary

Depositing protective layers on metal surfaces frequently involves matter and energy transfer, which is accompanied by various chemical, electrochemical and electrothermal reactions. To determine the operational properties of a surface layer, it is necessary to analyse the original, technological properties of the material, the deposition method, and, particularly, the mechanism of energy accumulation inside and outside the workpiece. By controlling polarity, it is possible to remove or replace material.
The process of material growth resulting from electroerosion is known as electro-spark alloying (ESA) or electro-spark deposition (ESD). The erosion of the anode and the spark discharges between the electrodes result in the formation of a surface layer with properties different from those of the base material.
The paper is concerned with determining the properties of electro-spark coatings. The properties were assessed by analysing microstructure, measuring the microhardness, friction force and corrosion resistance. The tests were carried out on a stellite coating (the anode) obtained by electro-spark deposition over carbon steel C45 (the cathode). The coatings were deposited by means of an EIL-8A.
The electro-spark deposited coatings are likely to be applied to increase wear resistance and corrosion resistance.
∗ Katedra Inżynierii Eksploatacji; Centrum Laserowych Technologii Metali; Politechnika Świętokrzyska; Aleja 1000-lecia P.P. 7; 25-314 Kielce; tel. (0-41) 34-24-518; tel. (0-41) 34-24-539; fax. (0-41) 34-24-504; e-mail: ; e-mail:
Tribo-09v40n2_p191.pdf (161.00 Kb)

Streszczenie

Przedstawiono wyniki badań oleju hydraulicznego o klasie lepkości VG 46, wytworzonego na bazie olejów roślinnych. Oceniono właściwości smarne, fizykochemiczne i ekologiczne produktu. Ze względu na obecność w oleju dodatków przeciwzużyciowych i przeciwzatarciowych, uzyskane wyniki badań odniesiono do wymagań normy PN-C-96057-6: „Oleje hydrauliczne do hydrostatycznych układów hydraulicznych. Oleje hydrauliczne L-HV”. Tej klasy oleje charakteryzują się wysokimi właściwościami smarnymi i lepkościowo-temperaturowymi. Normatywną ocenę właściwości smarnych oleju poszerzono o badania przeprowadzone dzięki użyciu urządzenia T-02. Oceniono też stabilność termooksydacyjną oleju.
Stwierdzono, że wytworzony olej hydrauliczny na bazie produktów roślinnych spełnia wymagania normatywne dla olejów klasy L-HV. Wykazuje wysokie właściwości przeciwzużyciowe i przeciwzatarciowe, lepkościowo-temperaturowe, przeciwkorozyjne, przeciwpienne i termooksydacyjne. Może być aplikowany w wysokoobciążonych układach hydraulicznych, pracujących w zmiennych warunkach klimatycznych, np. mobilnych układach rolniczych i leśnych.

Summary

The test results of hydraulic oil with viscosity grade VG 46 manufactured on a base of vegetable oil were presented. Their lubricating, physicochemical and ecological properties were studied. Due to existence of antiwear and antiscuffing additives in oil, results were referred to the standard PN-C-96057-6 “Machine oil used to hydrostatic machine scheme. Machine oil L-HV.” Tested oil is characterised with the high level of lubricating and viscosity-temperature properties. Lubricating properties of the oil were tested according to the standard and additionally were tested using a non-standard method employing a T-02 device. Thermooxidant stability of oil was also studied.
It was stated that hydraulic oil based on vegetable products accomplish the requirements of the standard appropriate for oils with L-HV class. It proves the high antiwear and antiscuffing, adhesive-temperature, corrosive, antifoam and thermooxidant properties of the oil. It can be used in highly-loaded hydraulic systems, which work in different climatic conditions, e.g. in agricultural and forest systems.
∗ Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, 26-600 Radom, ul. Pułaskiego 6/10.
Tribo-09v40n2_p201.pdf (435.23 Kb)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki komputerowych symulacji przepływu oleju w łożysku z rowkiem na czopie. Rozważono trójwymiarowy, adiabatyczny przepływ, który opisano równaniami Naviera-Stokesa wraz z równaniami energii i ciągłości. Rozważany układ równań rozwiązano metodą elementów skończonych. Na podstawie uzyskanych wyników zidentyfikowano zmiany, jakie w przepływie oleju powoduje modyfikacja geometrii czopa. Wykazano również powiązanie stwierdzonych zmian w przepływie oleju ze zidentyfikowanymi zmianami nośności łożyska.

Sumary

Computer simulation of the oil flow in a circumferential grooved journal bearing is described in the paper. A circumferentially grooved journal bearing as a limiting state of helical grooved journal bearing was analysed. An adiabatic model of the flow was discussed, and the three-dimensional oil flow was described with the Navier-Stokes, flow continuity and energy equations. The equation system was solved by the finite element method. Based on computer simulations for assumed eccentricity ratios, selected static characteristics of the bearings (effect of groove depth on load capacity, oil flow velocity and oil film maximum pressure) were obtained. Flow phenomena in the oil film were also identified. The local increases of the circumferential component of oil flow velocity and maximum oil film pressure were observed. It is also shown that a groove of suitable dimensions formed on journal do not result in a decrease of the load carrying capacity in relation to conventional bearing.
∗ Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, tel. (17) 865 15 12; e-mail:
Tribo-09v40n2_p213.pdf (335.16 Kb)

Streszczenie

Badano stopień modyfikacji warstwy wierzchniej stopu magnezu (AZ 31) w wyniku tarcia względem: chlorosulfonowanego polietylenu, plastyfikowanego polichlorku winylu, ebonitu, siarkowego wulkanizatu kauczuku butadienowo-styrenowego, polisulfonu i kauczuku polisiarczkowego. Metodą TOF – SIMS stwierdzono modyfikację warstwy wierzchniej przeciwpróbki metalowej zachodzącą w wyniku transferu jonów S– , Cl- oraz fragmentów łańcuchów polimerowych zawierających te jony. Metodą konfokalnej mikroskopii Ramana udało się jedynie zaobserwować tlenki oraz niezidentyfikowane związki węgla i wodoru. Przedstawiono wpływ modyfikacji tribochemicznej na charakterystyki tribologiczne badanych węzłów polimer–metal.

Summary

The degree of surface modification of AZ magnesium alloy after extensive friction against chlorosulfonated polyethylene, plastified poly(vinyl chloride), ebonite, sulphur vulcanizate of styrene-butadiene rubber, polysulphone and polysulphuric rubber, has been studied. TOF – SIMS spectra confirmed the transfer of S-, Cl- and macromolecular chain fragments containing these ions to the surface layer of metal counterface; whereas, confocal Raman microscopy was able to reveal only some oxides and an unidentified hydrocarbon species. The influence of tribochemical modification on the tribological characteristics of polymer – metal friction pairs is presented.
∗ Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Politechnika Łódzka, Łódź.
∗∗ Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu, Oddział Elastomerów i Technologii Gumy, Piastów.
∗∗∗ Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Politechnika Łódzka, Łódź.
Tribo-09v40n2_p225.pdf (88.04 Kb)

Streszczenie

Badano wpływ olejów smarowych na wytrzymałość zmęczeniową stopów łożyskowych. Obiektem badań były cienkościenne bimetalowe panwie łożyskowe poddawane zginaniu w różnych ośrodkach podczas testów zmęczeniowych na stanowisku badawczym SKMR-2. Zaobserwowano wyraźny wpływ rodzaju oleju i czynników związanych z wymuszeniami mechanicznymi i cieplnymi na wytrzymałość zmęczeniową warstwy ślizgowej. Przedstawiono wnioski z badań oraz program dalszych testów zmęczeniowych w warunkach pełnego filmu smarowego.

Summary

An influence of three kinds of lubricating oils on the fatigue strength of a slide layer made of AlSn11Cu1,2 bearing alloy has been investigated under conditions of various values of temperature and loading ratio κ. Objects of the investigation were ready-made bimetallic thin-walled bearing bushes. Fatigue tests including bending of the specimens under conditions of the stress ratio κ = -1, 0, 1 and temperature of 25, 80 and 120°C were performed in the SKMR-2 fatigue tester. Variation in the fatigue strength limit of the alloy in the presence of different oils was observed. The influence of temperature level and interaction of oil-temperature-κ effects proved to be significant as well. A programme of future fatigue tests under conditions of full fluid lubrication are presented.
∗ Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel.: (58) 347 19 37; e-mail:
Tribo-09v40n2_p233.pdf (108.08 Kb)

Streszczenie

Powłoki tlenkowe są znane i stosowane od wielu lat. Coraz wyższe wymagania stawiane skojarzeniom bezsmarowym lub z ograniczonym smarowaniem zainicjowały próby ich modyfikacji. Modyfikacje zachowują wszystkie zalety warstwy tlenkowej i poprawiają jej właściwości eksploatacyjne (np. zmniejszenie współczynnika tarcia lub intensywności zużywania współpartnerów). W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych modyfikowanych warstw APT w skojarzeniu z tworzywem PEEK/BG w układzie trzpień–tarcza.
W pracy przebadano anodowe warstwy tlenkowe, które otrzymano na stopie aluminium EN AW-5251 w elektrolicie trójskładnikowym. Zastosowano trzy rodzaje modyfikacji warstwy tlenkowej: w postaci dodatku proszku grafitu do elektrolitu w czasie wytwarzania, napylając próżniowo za pomocą elektrody grafitowej oraz modyfikując warstwę bazową nano-cząsteczkami. Jako punkt odniesienia zastosowano niemodyfikowaną warstwę tlenkową.
W wyniku modyfikacji uzyskano poprawę charakterystyk tribologicznych we współpracy warstwy z tworzywem PEEK/BG, szczególnie dla przypadku modyfikacji nanorurkami. Istotnie mniejsze były wartości początkowego i ustabilizowanego współczynnika tarcia, co wpłynęło na większą stabilność wymiarową podczas eksperymentów. Wbrew oczekiwaniom powłoka tlenkowa, którą wytwarzano w elektrolicie trójskładnikowym z dodatkiem proszku grafitu nie uzyskała istotnie mniejszych wartości współczynnika tarcia, w porównaniu z warstwą niemodyfikowaną, natomiast intensywność zużywania się tworzywa PEEK/BG była większa.

Summary

Oxide coatings are known and have been used for many years. Higher and higher requirements, which lubricant free couplings or couplings with limited lubrication have to meet, initiated trials of their modification. Modifications preserve all advantages of the oxide layer, and they improve their operating properties (e.g. a decrease in the friction coefficient or wear intensity of co-partners). Tribological test results of the modified APT layers in a coupling with the PEEK/BG material in the mandrel-disk system are presented in the article.
Oxide anodic layers, which were obtained on the EN AW-5251 aluminum alloy in the ternary electrolyte, have been examined in the work. Three types of the oxide layer modification were used in a form of an addition of graphite powder to the electrolyte during the production; by vacuum sublimation by means of a graphite electrode, and modifying the base layer with nano-particles. The non-modified oxide layer was used as a reference point.
The modification resulted in an improvement of tribological characteristics in co-operation of the layer with the PEEK/BG material, in particular, for the modification with nano-tubes. Values of the initial and stabilised friction coefficient were significantly lower, which had an influence on higher dimension stability during experiments. In spite of the expectations the oxide coating, which was made in the ternary electrolyte with the graphite powder addition did not have significantly lower values of the friction coefficient comparing to the non-modified layer, while the wear intensity of the PEEK/BG material was higher.
∗ Zakład Technologii Warstw Powierzchniowych, Katedra Materiałoznawstwa, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec, tel. (032) 36-89-569.
∗∗ Zakład Badań Warstwy Wierzchniej, Katedra Materiałoznawstwa, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec, tel. (032) 36-89-582.
∗∗∗ Międzywydziałowa Pracownia Badań Strukturalnych, Wydział Nauk o Ziemi, Uniwersytet Śląski, ul. Będzińska 60,
Tribo-09v40n2_p241.pdf (754.59 Kb)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań zużycia korozyjno-mechanicznego stali AISI 430 i AISI 321 w roztworze 0,5M H2SO4. Eksperymenty wykonano z wykorzystaniem specjalistycznego stanowiska z węzłem modelowym typu pin-on-disc. Stanowisko zaprojektowano i wykonano w Instytucie Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej. W artykule zaprezentowano cząstkowe wyniki badań. Wybrane rezultaty umożliwiają identyfikację zależności między czynnikami wymuszającymi i szybkością zużywania korozyjno-mechanicznego. Dodatkowo wyniki badań posłużyły również do weryfikacji zastosowanej metody badawczej oraz opracowanego wcześniej modelu obliczeniowego.

Summary

The paper presents tests results of corrosive and mechanical wear of steel AISI 430 and AISI 321 in solution of 0,5M H2SO4. The experiments were performed with the use of a technical stand with a model pair type pin-on-disc. The stand was designed and executed in Institute of Machines and Motor Vehicles of Poznań University of Technology. The paper presents partial tests results. The selected results enable one to identify the dependence between forcing factors and corrosive and mechanical wear speed. Moreover, the test results were also used for the verification of the applied test method and before the evaluated computational model.
∗ Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, email: ;
Tribo-09v40n2_p251.pdf (142.95 Kb)

Dalej: Uzupełnienie o: Waldemar Tuszyński ...